Optimizing Eco-Friendly Control Strategies for Pear Psyllids: The Role of Host and Non-Host Volatiles and Visual Cues

Die Dissertation wurde nur als Druckausgabe veröffentlicht. Birnenblattsauger, Insekten der Gattung Cacopsylla, haben sich auf den Befall von Pyrus-Arten spezialisiert. Die wichtigsten Psyllidenarten, die europäische Birnenplantage befallen, sind Cacopsylla pyricola, Cacopsylla pyri und Cacopsylla pyrisuga. Diese Arten weisen unterschiedliche Lebenszyklen auf, die zu ihren Auswirkungen auf den Birnenanbau beitragen. C. pyrisuga ist die einzige univoltine Art, die eine Generation pro Jahr hervorbringt und abwechselnd laubabwerfende und immergrüne Wirte besiedelt. Die adulten wandern im Frühjahr zur Reproduktion in die Birnenplantagen und legen ihre Eier ausschließlich auf Pyrus-Arten ab; nach der Paarung und Eiablage sterben sie. Die jungen Psylliden entwickeln sich von April bis Juni zu Adulten, wandern zu Nadelbäumen aus und kehren im folgenden Frühjahr in die Birnenplantage zurück. Im Gegensatz dazu sind C. pyricola und C. pyri multivoltine Arten mit mehreren Generationen pro Jahr und wechseln nicht unbedingt zwischen den Wirten. Sie überwintern in einer reproduktiven Diapause als winterförmige Morphotypen. Am Ende des Winters legen diese Winterformen Eier auf Birnbäumen ab, aus denen die Sommerformen entstehen, die je nach Region und Temperatur vier bis sechs Generationen pro Saison hervorbringen können. Birnenblattsauger verursachen erhebliche Schäden an Birnenkulturen, darunter auch die „pear russet“, die durch Fruchtflecken von Psyllidenhonigtau und Rußtau gekennzeichnet ist. Unreife Psylliden scheiden große Mengen Honigtau aus, was zu Flecken oder Streifen auf der Oberfläche der „Birnenfrüchte führt, was wiederum zu Ernteverluste führt. Birnenpsylliden sind auch Überträger der „Birnenverfall“, einer schweren Krankheit, die durch ein Phytoplasma verursacht wird, das das Phloem der Wirtspflanzen infiziert und zu einem starken Rückgang der Gesundheit der Birnbäume führt. Diese Krankheit ist in Nordamerika, Europa, Afrika und Asien weit verbreitet. Trotz resistenter Unterlagen tragen 20-30 % der Birnenblattsauger in Nordamerika und Europa immer noch das Phytoplasma in sich, wobei die höchsten Infektionsraten bei überwinternden Psylliden auftreten. Derzeit gibt es keine wirksamen Bekämpfungsmittel oder Heilmittel für Phytoplasma-Krankheiten, so dass die Kontrolle der Insektenvektoren von entscheidender Bedeutung ist. In dieser Dissertation wird untersucht, wie das Verhalten der Psylliden mit Hilfe von Infochemikalien und visuellen Hinweisen beeinflusst werden kann, um die Saugen und Eiablage in Birnenbäume zu reduzieren. Die Studie konzentriert sich auf die Auswirkung von in der Wirtspflanze enthaltenen flüchtigen Stoffen, Gerüchen, die nicht von der Wirtspflanze stammen, und visuellen Hinweisen auf das Verhalten von C. pyricola, C. pyrisuga und insbesondere C. pyri, da es nur begrenzte Kenntnisse über die chemische Ökologie von Birnenblattsauger gibt. In der Studie wird die Wirkung visueller Hinweise auf die Farbpräferenz von C. pyri untersucht, um spezifische Fallen in Kombination mit attraktiven Verbindungen zu entwickeln. Auswahltests mit verschiedenen LED-Wellenlängen zeigen, dass C. pyri grüne LEDs (532 nm und 549 nm) gegenüber gelben, orangen und roten LEDs bevorzugt. Feldversuche mit neu entwickelten Klebefallen, die mit transparenten PVC-Folien beschichtet sind, die den bevorzugten LED-Wellenlängen entsprechen, bestätigten, dass grüne Fallen (525 bis 537 nm) deutlich mehr Birnenpsylliden anzogen als rote oder transparente Fallen. Außerdem war die Zahl der Beifänge von Nützlingen in den grünen Fallen im Vergleich sehr gering. Diese Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung der Farbe bei der Anziehung von Psylliden für die Entwicklung wirksamer Fangstrategien. Darüber hinaus untersuchte die Studie flüchtige organische Verbindungen (VOC), die von Birnbäumen emittiert werden, um Signale zu identifizieren, die die Bevorzugung von Wirtspflanzen durch Birnenpylliden beeinflussen. Die Elektroantennographie hat gezeigt, dass weibliche Birnenpylliden flüchtige Substanzen von Birnbäumen wahrnehmen, was ihre olfaktorischen Präferenzen beeinflusst. Verhaltensversuche zeigten, dass die Präferenz der Psylliden auf olfaktorischen Hinweisen beruht, obwohl einzelne flüchtige Verbindungen für C. pyri nicht attraktiv waren. Stattdessen lockte eine Mischung von Verbindungen die Weibchen von C. pyri und C. pyrisuga an. Flüchtige Stoffe aus Nicht-Wirtspflanzen, wie synthetische Verbindungen und ätherische Öle, wurden als Repellentien gegen Birnenpylliden bewertet. Synthetische Verbindungen aus ätherischem Nelkenöl (Eugenol, Eugenyl-Acetat und β-Caryophyllen) wurden gegen C. pyri und C. pyricola getestet. Eine Formulierung (M6-Mischung) zeigte eine abstoßende Wirkung auf beide Arten und überdeckte den Geruch des Wirtsbaums Pyrus communis cv. Williams Christ, wodurch die Wirtsfindung von C. pyri gestört wurde. Zedernholzöl (CWO) und Zimtrindenöl (CBO) wurden ebenfalls als Repellentien getestet, wobei sich beide als wirksam erwiesen. In dieser Arbeit wird die Verwendung von elektrogesponnenen Nanofasern (NF) untersucht, die mit biokompatiblen Polymeren hergestellt und mit synthetischen Verbindungen oder ätherischen Ölen beladen sind. Diese Nanofasern fungierten in Labor- und Feldversuchen als Dispenser. NF mit einer 1 % Konzentration attraktiver flüchtiger Stoffe lockten weibliche C. pyri an, während NF mit abweisenden Verbindungen (M6-Mischung, Zedernholzöl) erfolgreich den Geruch von Birnenpflanzen maskierten und C. pyri abwehrten. Ein Feldversuch mit grün gefärbten, attraktiven Klebefallen, die mit mit M6-Verbindungen versetzten NF behandelt wurden, führte nicht zu einer Verringerung der Fänge von Psylliden. Die Fasern konnten die wichtigste Verbindung der M6-Mischung, Eugenol, einschließen, aber die Freisetzungsraten waren nach 21 Tagen deutlich reduziert, was auf die Notwendigkeit verbesserter Formulierungen hindeutet. In anschließenden Feldversuchen fingen die Fallen mit CWO NF signifikant weniger C. pyri als die Fallen mit der attraktiven Mischung. Eine Push-and-Count- Felduntersuchung, bei der mit CWO gefüllte Markierungsstifte innerhalb der Plantage und attraktive grüne Klebefallen um die Plantage herum verwendet wurden, zeigte einen signifikanten Anstieg der Fänge von Psylliden in der mit CWO behandelten Fläche im Vergleich zur Kontrollfläche, was die abweisende Wirkung von CWO in der Praxis belegt. Die in dieser Arbeit gewonnenen Erkenntnisse sind für die Entwicklung innovativer und selektiver Bekämpfungsstrategien gegen C. pyri auf der Grundlage semiochemischer Stoffe, wie Push-Pull- und Lock-and-Kill-Strategien, von wesentlicher Bedeutung. Obwohl weitere Felduntersuchungen erforderlich sind, um ihre Wirksamkeit zu bewerten und zu verbessern, sollten die Ergebnisse dieser Arbeit in weiteren Studien berücksichtigt werden. Die hier vorgestellten Ergebnisse zeigen, dass diese aromatischen Verbindungen, ob sie nun in Nanoformulierungen und Markierungsstiften abstoßend oder anziehend wirken, sowie die Verwendung spezifischer Farbwellenlängen zur Verbesserung des Fangs von Psylliden ein großes Potenzial als umweltverträgliche Alternative zu den derzeit angewandten Methoden zur Bekämpfung der Vektoren des Birnensverfalls bieten.This dissertation was only published as a printed edition. Pear psyllids, insects of the genus Cacopsylla, specialize in feeding on Pyrus tree species. The primary pear psyllid species affecting European pear orchards are Cacopsylla pyricola, Cacopsylla pyri, and Cacopsylla pyrisuga. These species exhibit varied life cycles that contribute to their impact on pear cultivation. C. pyrisuga is the only univoltine species, producing one generation per year, and alternates between deciduous and evergreen hosts. Adults migrate to pear orchards in spring to reproduce, laying eggs exclusively on Pyrus species, then die after mating and oviposition. Young psyllids develop into adults from April through June, emigrate to conifers, and return to pear orchards the following spring. Conversely, C. pyricola and C. pyri are multivoltine species with multiple generations per year and does not necessarily alternate between hosts. They overwinter in a reproductive diapause as winterform morphotypes. At the end of winter, these winterforms lay eggs on pear trees, giving rise to summerforms, which can have four to six generations per season depending on the region and temperature. Pear psyllids cause significant damage to pear crops, including "pear russet" characterized by fruit markings from psyllid honeydew and sooty mold. Immature psyllids excrete large quantities of honeydew, leading to blotches or streaks on the pear fruit surface, resulting in downgraded harvests. Pear psyllids also vector "pear decline," a serious disease caused by a phytoplasma that infects the phloem of host plants, leading to severe declines in pear tree health. This disease is prevalent in North America, Europe, Africa, and Asia. Despite resistant rootstocks, 20-30% of pear psyllids in North America and Europe still carry the phytoplasma, with the highest infection rates in overwintered psyllids. Currently, no effective control agents or cures exist for phytoplasma diseases, making the control of insect vectors crucial. This thesis explores manipulating psyllid behavior with infochemicals and visual cues to reduce feeding and oviposition in pear orchards. The study focuses on the impact of host plant-borne volatiles, non-host odors, and visual cues on the behavior of C. pyricola, C. pyrisuga, and particularly C. pyri, as there is limited knowledge about the chemical ecology of pear psyllids. The study investigates the effect of visual cues on C. pyri\u27s color preference to develop specific traps combined with attractive compounds. Choice assays with different LED wavelengths show that C. pyri prefers green LEDs (532 nm and 549 nm) over yellow, orange, and red LEDs. Field trials with newly developed sticky traps coated in transparent-colored PVC sheets matching the preferred LED wavelengths confirmed that green traps (525 to 537 nm) attracted significantly more pear psyllids than red or transparent traps. Besides, the number of bycatches of beneficial insects in the green traps was very low compared. These results highlight the importance of color in psyllid attraction for developing effective trapping strategies. Additionally, the study examines volatile organic compounds (VOCs) emitted by pear trees to identify signals influencing pear psyllid host plant preference. Electroantennography showed that female pear psyllids detect pear tree volatiles, influencing their olfactory-based preferences. Behavioral trials revealed that psyllid preference is based on olfactory cues, though individual volatile compounds were not attractive to C. pyri. Instead, a blend of compounds attracted C. pyri and C. pyrisuga females. Volatiles from non-host plants, such as synthetic compounds and essential oils, were evaluated as repellents against pear psyllids. Synthetic compounds from clove essential oil (eugenol, eugenyl acetate, and β-caryophyllene) were tested against C. pyri and C. pyricola. The mixture of all the essential oil compounds showed a repellent effect on both species and masked the odor of the host Pyrus communis cv. Williams Christ, disrupting the host-finding ability of C. pyri. Cedarwood oil (CWO) and cinnamon bark oil (CBO) were also tested as repellents, with both showing effectiveness. The thesis explores the use of electrospun nanofibers (NF) produced with biocompatible polymers and loaded with synthetic compounds or essential oils. These nanofibers functioned as dispensers in laboratory and field tests. NF with a 1% concentration of attractive volatiles was effective in attracting female C. pyri, while NF with repellent compounds (M6 mixture, cedarwood oil) successfully masked pear plant odors and repelled C. pyri. A field trial with green-colored attractive sticky traps treated with NF loaded with M6 compounds did not reduce psyllid captures. The fibers could entrap the major compound of the M6 mixture, eugenol, but the release rates were significantly reduced after 21 days, indicating the need for refined formulations. In subsequent field trials, traps with CWO NF captured significantly fewer C. pyri compared to those with the attractive mixture. A push-and-count field study using marking pens filled with CWO within the plantation and attractive green sticky traps around the plantation showed a significant increase in psyllid captures in the CWO-treated area compared to the control area, demonstrating the repellent effect of CWO in practical settings. The knowledge obtained in this thesis is essential for developing innovative and selective control strategies against C. pyri based on semiochemicals, such as push-pull and attract-and-kill strategies. Although further field evaluation is needed to assess and improve their effectiveness, additional studies should consider the findings of this work. The results presented here show that these aromatic compounds, whether repellent or attractive in nanoformulations and marking pen dispensers, as well as the use of specific color wavelengths to improve psyllid trapping, offer great potential as an environmentally sustainable alternative to currently applied methods for managing pear decline vectors

Urban areas as habitats for wild bees: Resources and stressors from local to landscape scales

Die Dissertation wurde nur als Druckausgabe veröffentlicht. Weltweit gehen die Artenvielfalt und Häufigkeit von Wildbienen zurück. Veränderungen in der Landnutzung und die Verwendung von Pestiziden gehören zu den wichtigsten Ursachen. Landschaftsveränderungen hin zu Siedlung- und Verkehrsflächen werden häufig als negativ für Wildbienen angesehen. Die damit verbundene Versiegelung von Flächen verringert die verfügbare Fläche für blühende Pflanzen oder bodennistende Wildbienen. Diese Umweltveränderungen könnten Wildbienen mit spezifischen ökologischen Eigenschaften bevorzugen und dadurch die Wildbienengemeinschaft verändern. Andere Studien hingegen sehen in Städten Rückzugsorte für Wildbienen. In Gärten angebaute blühende Pflanzen, die Heterogenität des Lebensraums mit unterschiedlichen Grünflächen, sowie die geringere Belastung durch Pflanzenschutzmittel verglichen mit dem Agrarraum wird als wertvoll für Wildbienen angesehen. Am Beispiel von Braunschweig in Niedersachsen, Deutschland, wurden die Einflüsse des städtischen Raumes auf die Wildbienengemeinschaft in einer Großstadt untersucht. Hierfür wurden mit 49 Farbschalensets, die im Verwaltungsbereich der Stadt aufgestellt wurden, im April, Juni und August 2019 Wildbienen erfasst. Während dieser Untersuchung wurden 1589 Wildbienenindividuen aus 107 Arten gefangen, was einem Drittel der für Niedersachsen bekannten Arten entspricht, davon fast ein Viertel Arten der Roten Liste. In der ersten Studie wurde der Einfluss verschiedener Landnutzungsarten und versiegelter Fläche auf die Diversität der erfassten Wildbienen in mehreren räumlichen Radien untersucht. Die Wildbienen wurden entsprechend ihrer Nistweise, ihres Pollensammelverhaltens und ihrer Körpergröße in Gruppen unterteilt. Der Anteil von blütenreichen anthropogen gestalteten Flächen wie Kleingärten und Friedhöfe hatte einen positiven Einfluss auf die meisten Bienengruppen, wobei der relevante Radius von der Körpergröße abhing. Überraschenderweise hatten Parks einen negativen Einfluss auf bodennistende Wildbienen. Die Versiegelung beeinflusste nur wenige Wildbienengruppen, hier meist nichtlinear mit einer maximalen Artenanzahl oder Häufigkeit bei 20 - 40% versiegelter Fläche im 100 m Radius. Dies deutet auf positive Randeffekte beim Übergang zwischen versiegelten und nicht versiegelten Bereichen hin. Die zweite Studie befasste sich mit der Zusammensetzung der Wildbienengemeinschaften zwischen den Erfassungspunkten und potenziellen Umweltfiltern. Die Wildbienengemeinschaft unterschied sich deutlich zwischen den Erfassungspunkten und nur etwa ein Drittel der stadtweiten Wildbienendiversität wurde an einem durchschnittlichen Erfassungspunkt festgestellt. Die Gemeinschaft der blühenden Pflanzenarten vor Ort und die Bodenart (Anteile von Ton, Schluff und Sand) in der Umgebung wurden als wichtige Faktoren für die Zusammensetzung der Wildbienengemeinschaft erkannt. Die geographische Nähe zwischen den Erfassungspunkten, der Abstand zum Stadtmittelpunkt, sowie die Landnutzung in der Umgebung hatten keinen Einfluss auf die Wildbienengemeinschaft. Dahingegen beeinflusste die Landnutzung in der Umgebung die Gemeinschaft blühender Pflanzenarten. In der dritten Studie wurde die Hypothese, ob die kürzlich beobachtete geringere Flügelasymmetrie von Anthophora plumipes in urbanen Räumen verglichen mit Agrarräumen wie vermutet durch Pflanzenschutzmittel hervorgerufen sein könnte, untersucht. Aufgrund der etablierten und standardisierten Protokolle für ökotoxikologische Tests für adulte und larvale Honigbienen, wurden diese als Modellorganismus genutzt. Im Labor wurden Honigbienenlarven Futter gegeben, das mit feldrealistischen Konzentrationen von häufig in Bienenprodukten nachgewiesenen Pestiziden versetzt war. Nach dem Schlupf wurde deren Flügelmorphologie untersucht. Während in der Studie nur selten Effekte auf die Flügelmorphologie durch die Pestizidexposition festgestellt werde konnten, verursachten die Aufzuchtbedingungen selbst einen höheren Anteil an Bienen mit verkrüppelten oder asymmetrischen Flügeln verglichen mit Bienen aus den Ursprungskolonien. Bei den beiden als potenzielle Positivkontrollen verwendeten Substanzen Chlorpyrifos und Fenoxycarb wurde ein erhöhter Anteil an Bienen mit verkrüppelten Flügeln beobachtet. Der in Braunschweig nachgewiesene hohe Anteil an in der Region vorkommenden Bienen und der hohe Artenwechsel zwischen den Erfassungsflächen lässt einen hohen Wert der Städte für den Erhalt der Wildbienendiversität vermuten. Als besonders wertvoll wurden Kleingärten festgestellt und ihr Fläche sollte daher erhalten oder erhöht werden. Die hohe Beta-Diversität zwischen den Erfassungspunkten zeigte, dass Unterschiede in der lokalen Umgebung, insbesondere Blütenressourcen und Bodeneigenschaften, das Vorkommen und die Häufigkeit von Arten bestimmen. Dies verdeutlicht das Potenzial, Wildbienen mit Verbesserung der lokalen Bedingungen zu unterstützen. Parks sollten genauer untersucht und insbesondere Fördermöglichkeiten für Wildbienen entwickelt werden. Die Fragestellung, welchen Einfluss Pestizide auf die Flügelmorphologie von Bienen haben, bedarf weiterer Forschung.This dissertation was only published as a printed edition. Species richness and abundance of wild bees are declining worldwide. Land-use change and the use of pesticides are among the key drivers. Land-use change, such as increased settlement or traffic area, are often considered to be detrimental to wild bees. Soil sealing caused by the increase of these areas reduces the available space for flowering plants or soil-nesting bees. These changes in the environment may filter the wild bee community according to specific ecological traits. In contrast, some studies suggest cities as refuges for wild bees. Flowering plants cultivated in gardens, the diversity of the landscape with different greenspaces and the low pollution with plant protection products compared to agricultural areas is considered to be valuable for wild bees.             In order to investigate the effects of an urban area on wild bee diversity, the city of Braunschweig in Lower Saxony, Germany was selected as study area. Bees were sampled with 49 sets of pan traps set up in the administrative area of the city in April, June and August 2019. During this survey, 1589 wild bee individuals from 107 species were caught, representing one third of the wild bees known for Lower Saxony, with almost one quarter on the Red List of Threatened Species. In the first study, the effects of different land-use types and impervious surface on the sampled wild bee diversity was assessed across multiple spatial scales. Wild bees were grouped according to their nesting and flower-visiting behaviour as well as their body size. The proportion of flower-rich anthropogenically managed areas, such as long-term allotments and cemeteries, had a positive effect on most groups, while the decisive spatial scale depended on body size. Unexpectedly, parks negatively affected below-ground nesting bees. Impervious surface affected a few bee groups, mostly in a non-linear manner with a maximum species richness or abundance at 20 – 40% impervious surface within a 100 m radius. This suggests positive edge effects at the transition between sealed and unsealed areas.             In the second study, the differences in wild bee community composition were investigated among the sampling points in Braunschweig and potential environmental filters were examined. Wild bee communities varied markedly between sampling points, and only about one third of the overall citywide wild bee diversity was present at an average sampling point. The local community composition of flowering plants and soil texture (proportion of sand, silt, and clay) in the surroundings were identified as important drivers of wild bee community composition. Geographic distance between sampling points, distance to the city centre, and surrounding land use did not influence wild bee community. However, surrounding land use had an effect on the community composition of flowering plants.             The third study examined the hypothesis whether the recently observed lower wing asymmetry of Anthophora plumipes in urban areas, compared to agricultural areas, might be caused by the lower use of plant protection products, as previously suggested. Due to the availability of well-established standard protocols for ecotoxicological assessments of larvae and adults, honey bees were used as a model organism. In the laboratory, honey bee larvae were fed with diets spiked with field realistic concentrations of pesticides most commonly recorded in bee products. After emergence, their wing morphology was analysed. While effects of pesticide exposure on wing morphology were rarely observed in this study, the rearing condition itself caused higher proportions of crippled wings and higher wing asymmetry compared to honey bees of parental colonies. Bees fed with the two active substances, chlorpyrifos and fenoxycarb, included in the study as potential positive controls showed a higher proportion of crippled wings.             The high share of wild bees of the regional species pool and the high community turnover between sites found in Braunschweig suggests that urban areas play an important role in the conservation of wild bee diversity. Long-term allotments were shown to be particularly valuable and their area should therefore be preserved or increased. High levels of beta diversity between sampling locations showed that differences in the local environment, particularly flower resources and soil characteristics, determined the presence and abundance of species. This highlights the potential for supporting wild bees with these local improvements. Nevertheless, more research is needed to address supporting opportunities for wild bees in parks. Furthermore, the impact of pesticides on bee wing morphology needs further study

Review on temperate oak decline and oak diseases with a focus on Germany

Es wird ein Überblick über das Eichensterben und Eichenerkrankungen mit besonderem Bezug auf Deutschland gegeben. Thematisiert werden die wichtigsten komplexen Erkrankungen der Eiche wie Akutes Eichensterben und Chronisches Eichensterben sowie Krankheiten mit überwiegend einer Ursache (Plötzliches Eichensterben, Wurzelfäule, Phytophthora-Erkrankungen und Eichenmehltau). Die Schadbilder und die damit verbundenen biotischen und abiotischen Faktoren werden im Hinblick auf prädisponierende, auslösende und beitragende Faktoren analysiert. Die aktuellen Schadverläufe, insbesondere in Nordwestdeutschland, werden dargestellt und mit bekannten Krankheitsmustern der Eiche verglichen. Die Einflüsse der europäischen Megatrockenheit 2018, die als Folge des Klimawandels interpretiert wird, werden diskutiert. Ein Beispiel dafür ist der Vitalitätsverlust der Eiche, der mit dem Auftreten von Diplodia corticola in Verbindung gebracht wird. Abschließend werden allgemeine Handlungsempfehlungen für das Management der wichtigsten biotischen Schädlinge, insbesondere Agrilus biguttatus und der betroffenen Eichenbestände gegeben.An overview of temperate oak decline and diseases with their different causes is given with special reference to Germany.We discuss the most important complex diseases of oak, i.e. acute oak decline and chronic oak decline, and diseases with a predominantly single cause (sudden oak death, root rot, Phytophthora diseases, and Oak powdery mildew), and the important insect pests oak leaf-feeding caterpillars, jewel beetle infestations. The damage patterns and the associated biotic and abiotic factors are analysed in terms of predisposing, triggering, and accompanying factors. The current damage processes, especially in north-western Germany, are presented and compared with known disease patterns in oak. The influences of the European megadrougth 2018, which is interpreted as an effect of climate change, are discussed. An example is the vitality loss of oak associated with the occurrence of Diplodia corticola. Finally, general recommendations for the management of the most important biotic pests, especially Agrilus biguttatus, and the affected oak stands are given

Efficient regeneration of Stevia rebaudiana Bertoni transformants through hairy root culture technique

Stevia rebaudiana is a small herb from the Asteraceae family. The plant produces tetracyclic diterpenes, steviol glycosides (SGs) thatmakes it Stevia sweet. Stevia can act as a natural sweetener as it does not interfere with insulin metabolism in humans when consumed. Amid the prevailing paradigm of health-focused living, Stevia can be produced and used worldwide by individuals and plant breeders. Yet, it is frequently challenging to cultivate stevia conventionally due to low germinating rate and viability of its seeds. Hence, raising plants through tissue culture becomes a viable option. The present study aims to regenerate transformed Stevia lines through Rhizobium rhizogenes mediated hairy root culture for investigating the possibility of increasing SGs. This study also focuses on increasing Stevia plant lines through an efficient and cost-effective micropropagation technique. For micropropagation, MS media supplied with 1 mg L-1 BAP in combination with 0.2 mg L -1 NAA gave the best result for shooting with nodal segments as explants. MS medium supplemented with IBA at a concentration of 1 mg L-1 was most effective in promoting the highest number of roots, while 2 mg L-1 IBA was optimal for achieving the longest root length. The highest number and frequency of hairy roots were observed with co-culture period of 48 h. Growth of transformed plantlets was observed best with 1 mg L-1 BAP + 0.3 mg L-1 NAA after 8 weeks of micro-shoots placed on solid MS media. Stevia plants raised through these biotechnological approaches will be a boon to plant breeders and researchers as these are efficient and easy methods to raise Stevia plants. The growing demand for natural sweeteners will be met at lower cost to pharmacologyindustries and individuals suffering from various life style diseases such as diabetes, hypertension and obesity

Difference of the key softening-regulated factors in relation to cell wall metabolism during fruit ripening of three apple cultivars

In this study, the changes of cell wall compositions and related-enzyme activity and gene expression were assessed with fruit softening in three apple cultivars with different softening characteristics. The fruit of ‘Golden Delicious’ (GD) and ‘Gala’ apple softened rapidly, and showed a rapid decrease in the content of CSP and hemicellulose and a fast increase in WSP content, which were concomitant with a swift up-trend in cell wall enzyme activity and gene expression. In contrast, ‘Fuji’ fruit retained the harder flesh with little changes in the content of cell wall component and lower activity and gene expression of cell wall enzymes during the whole storage. Comprehensive pathway analysis indicated that both WSP and β-Gal factors had stronger direct effect and were interacted with each other through stronger indirect effect on ‘Gala’ fruit softening. The β-Gal factor showed the strongest direct effect and had stronger indirect effect on other factors during fruit softening in ‘GD’ apple. And the strongest direct role of CSP factor was mainly affected by the indirect role of β-Gal, and the direct role of β-Gal was also indirectly affected by CSP factor during storage of ‘Fuji’ fruit. Based on above results, the β-Gal may be the most crucial enzyme involved in cell wall degradation, and the changes of WSP, CSP and hemicellulose contents had more correlations with fruit softening with different storage-ability of apple

Chemical analysis and antibacterial activity of optimized Satureja montana L. extracts

The study aimed at the phytochemical characterization of the optimized ethanol and acetone extracts of Satureja montana L., and the evaluation of their antibacterial and synergistic activity with an antibiotic, along with their potential mechanisms of action. Response surface methodology was employed to optimize the extraction conditions. The antibacterial activity was evaluated using microdilution, checkerboard, time-kill kinetics, and cell membrane permeability methods. S. montana extracts were effective against different bacterial species, including the Gram-positive Staphylococcus aureus, Enterococcus sp., Bacillus cereus, and the Gram-negative Acinetobacter sp. and Proteus mirabilis. Notably, the acetone extract enhanced gentamicin\u27s efficacy up to 16-fold against a gentamicin-resistant strain of P. mirabilis. Additionally, the extracts exhibited bactericidal activity against certain strains within a 3-hour and 6-hour time frame and increased cell membrane permeability, thereby disrupting normal cellular functions. The ethanol and acetone extracts reached a total phenolic content of 79.44 ± 0.5 mg GAE/g and 53.88 ± 0.2 mg GAE/g, and a total flavonoid content of 27.93 ± 0.3 mg RUE/g and 16.35 ± 0.3 mg RUE/g, respectively. Rosmarinic acid, chlorogenic acid, luteolin, quercetin, and naringenin were detected in the highest quantities in the extracts. S. montana extracts may serve as potential natural antibacterial agents

Phenological growth stages of common buckwheat (Fagopyrum esculentum Moench.): An extended BBCH scale

Der Anbau von Buchweizen (Fagopyrum esculentum MOENCH) gewinnt in Deutschland aufgrund veränderter Ernährungsge­wohnheiten und des Bedarfs zur Diversifizierung der Frucht­folgen zunehmend an Bedeutung. Dennoch stehen einer großflächigen Kultivierung Herausforderungen entgegen, da­runter die geringe Wirtschaftlichkeit, fehlende Absatzmärkte, Verarbeitungsschwierigkeiten (z. B. fehlende Schälanlagen) sowie mangelnde Bekanntheit als Kultur- und Nahrungsmit­tel in der breiten Bevölkerung. Zudem erschwert das Fehlen entwicklungsphasenspezifischer Bewirtschaftungsempfeh­lungen den Anbau. Bisher liegt keine standardisierte Skala zur Beschreibung der Entwicklungsstadien von Buchweizen vor. Diese Studie stellt erstmals eine erweiterte BBCH-Skala (Biologische Bundesanstalt, Bundessortenamt und Chemi­sche Industrie) für Buchweizen vor, die neun Hauptentwick­lungsstadien beschreibt. Die Bestimmung der Entwicklungs­stadien erfolgte durch visuelle Bewertung von drei Pflanzen pro Parzelle sowie einer parallelen Beurteilung des Gesamt­bestands. Die Sorte ‚Dikul‘ wurde als Referenz gewählt, da sie eine homogenere und frühere Abreife mit zuverlässigen Kornerträgen von 2–2.5 T ha-1 kombiniert und somit eine praxisrelevante Wahl darstellt. Zusätzlich wurden die Ent­wicklungsstadien anhand der akkumulierten Wärmesumme (Growing Degree-Days) erfasst. Die bereitgestellte Skala dient als wichtige Grundlage für agronomische Bewirtschaftungs­strategien, um Buchweizen besser in vielfältige Fruchtfolgen zu integrieren und den Herausforderungen des Klimawandels sowie wechselnder Umweltbedingungen zu begegnen.In recent years, the cultivation of common buckwheat (Fagopyrum esculentum MOENCH) has regained attention in Germany due to shifting dietary preferences and the demand for diversification of crop rotations. However, its low profita­bility, lack of sales markets and governmental support, pro­cessing challenges (such as dehulling), and limited consumer awareness of this historical niche crop continue to hinder large-scale cultivation in Germany. The absence of growth stage-specific management recommendations further com­plicates this issue. For the first time, this study introduces an extended BBCH scale (Biologische Bundesanstalt, Bundes­sortenamt und Chemische Industrie) outlining nine principal phenological developmental stages of common buckwheat. Developmental stages were determined by visual assessment of three defined plants per plot, in parallel with the overall visual assessment of the stand. The cultivar ‘Dikul’ was chosen as a reference variety as it combines the advantag­es of more homogeneous and earlier ripening with reliable yields of 20–25 dt ha-1 in previous trials, making it a rele­vant choice in agricultural practice. In addition, the devel­opmental stages were recorded using accumulated growing degree-days. The provided code serves as an essential guide­line for agronomic management protocols, facilitating the incorporation of buckwheat into diversified crop rotations and addressing the challenges posed by climate change and variable environmental conditions

Sooty bark disease in sycamore: Spore formation of Cryptostroma corticale and its relevance for management options

In Mitteleuropa kommt es immer häufiger zu Ausbrüchen der durch Cryptostroma corticale verursachten Rußrindenkrankheit an Bergahorn. Die Krankheit führt zum Absterben von Bergahornen in vielen Gegenden. In Bayern wird die Rußrindenkrankheit bei Bergahorn vor allem in der trocken-warmen Region um Würzburg beobachtet. Darüber hinaus ist der Pilz in Regionen ohne symptomatische Befunde als Endophyt weit verbreitet. Nach unseren Ergebnissen kommt es mit zunehmender endophytischer Besiedlung im unteren Stammbereich häufiger zu Ausbrüchen.Bäume mit Rußrindenkrankheit sind aufgrund von Weißfäule und Austrocknung des Holzes brüchig, weshalb das Fällen maschinell und nicht Motor-manuell erfolgen sollte. Bei Fällung mit dem Harvester wird die Sporenausbreitung erhöht: Wir fanden einen Anstieg bis zum 48-fachen von C. corticale im Vergleich zu den Stunden vor und nach dem Fällen. Bei der Holznutzung ist zu berücksichtigen, dass sich in gefällten, bisher asymptomatischen Bergahornstämmen C. corticale als Saprophyt entwickeln kann. In unserer Studie an gefällten Bäumen ohne äußere Krankheitssymptome wurde die erste Bildung von Sporen drei bis vier Monate nach Lagerung festgestellt; nach drei Jahren wurde eine zweite Sporenentwicklung auf dem Spätholz tiefer liegender Jahrringe beobachtet. Durch das Entrinden kann die Erstbildung von Sporen unter der Rinde unterdrückt werden.Outbreaks of sooty bark disease in sycamore (Acer pseudoplatanus L.), caused by Cryptostroma corticale, get more frequent in Central Europe. The disease leads to individual and stand wise mortality of sycamore in many regions. In Bavaria, sooty bark disease has been observed in sycamores mainly in the dry-warm region around Würzburg. However, the fungus is widely distributed as an endophyte in regions without symptomatic findings. According to our results, outbreaks of the disease become more frequent, when endophytic colonisation in the lower trunk area increases.Trees with sooty bark disease are fragile due to white rot and dehydration of the wood. Therefore, cutting down should be done mechanised, not motor-manual. During felling by harvester spore dispersal is increased for that moment: We found a 48-fold increase compared to the time before and after felling. For timber utilisation it should be taken into account that C. corticale can develop as a saprophyte in felled, previously asymptomatic sycamore logs. While observing felled trees without external symptoms of the disease, a first building of spore layers was found after three to four months of storage. After three years, a second development of spores in older annual rings has been detected. However, on felled logs the initial formation of spore layers on the outer annual ring under the bark can be suppressed by debarking

Botanical development of perennial flower strips in two apple orchards in Germany

Mit der Etablierung von blühenden Pflanzen kann die biolo­gische Vielfalt in Dauerkulturen gesteigert werden. So lassen sich beispielsweise kommerzielle Obstanlagen durch zusätz­liche Nektar- und Pollenressourcen aufwerten. Arthropoden werden dadurch gefördert, was wiederum die natürliche Schädlingsregulierung stärkt. Im Rahmen des EcoOrchard-Forschungsprojekts wurden in mehreren europäischen Län­dern mehrjährige Blühstreifen in Apfelanlagen ab dem Jahr 2015 angelegt. In Deutschland wurde die Entwicklung der Streifen an zwei Standorten über einen Zeitraum von vier Jahren untersucht. Dazu wurden in einer kommerziellen Bio-Obstanlage (Saarwellingen, Saarland) und auf der JKI-Versuchsanlage (Darmstadt, Hessen) eine Blühstreifenmi­schung in Fahrgassen eingesät und die Vegetationsentwick­lung dokumentiert, um die Chancen für eine längerfristige Erhaltung dieser Blühmischung zu bewerten. Es ließen sich deutliche Unterschiede zwischen den beiden Standorten be­züglich der Vegetationsentwicklung, der Pflanzenzusammen­setzung und deren Etablierung erkennen. Während sich die gesäten Blühpflanzen sehr gut in der Versuchsplantage eta­blierten, entwickelten sich die Streifen auf dem Erwerbsbe­trieb weniger deutlich. Dies ließ sich hauptsächlich auf das unterschiedliche Streifenmanagement sowie die vorherr­schenden Standortbedingungen zurückführen. Nach unseren Ergebnissen lassen sich insbesondere Obstanlagen mit einer geringen floristischen Vielfalt mit Hilfe von Blühstreifen auf­werten.Biodiversity of permanent crop systems such as commer­cial fruit orchards can be enhanced by the introduction of floral resources. For instance, the additional nectar and pol­len encourage beneficial arthropods, which contribute to an increased natural pest regulation. As part of the European EcoOrchard research project, perennial flower strip mixtures were sown in the inter-rows of apple orchards across Europe in the year 2015. In Germany, the botanical development of the flower strips was studied over four years at two differ­ent sites in South-Western Germany: one commercial organic orchard (Saarwellingen, Saarland) and the JKI experimental orchard (Darmstadt, Hesse) with the aim to monitor the suit­ability of the flower mixture for long-term persistence. Clear differences were found between the sites in terms of strip development, plant composition and establishment. While the flowering plants established very well in the experimen­tal orchard, their development was less pronounced in the commercial orchard. This was mainly due to different strip management and site conditions. Overall, the EcoOrchard flower strips showed the potential to enrich orchards, espe­cially commercial orchards with low floristic diversity