Pflanzenbauliche Ansätze zur Ertrags- und Qualitätssicherung bei hochölsäurehaltigen (HO) Sonnenblumen (Helianthus annuus L.)

Sunflower (Helianthus annuus L.) is, together with soybean, rapeseed and peanut, one of the most important annual crops in the world grown for edible oil. Regular sunflower oil is characterized by its high content of the essential linoleic acid (C18:2). The high oleic (HO) sunflower oil is in appearance very similar to regular sunflower oil. However, the fatty acid profile differs quite dramatically from the regular type. The HO sunflower oil contains over 80 % oleic acid (C18:1), whereas the regular sunflower oils oleic acid content stays around 20 %. The high oleic sunflower has a high potential for industrial use such as oleo chemistry, bio lubricants or bio diesel. Oil from recent high oleic sunflower varieties contains up to 90 % oleic acid and more. Although the HO sunflower has a yield potential comparable to the conventional sunflowers, there are certain constraints that hinder its production in Germany. Cold and wet weather conditions affect sunflower’s potential during the period of seedling establishment as well as the harvest. Fungal diseases especially Sclerotinia sclerotiorum (white rot) and Botrytis cinerea (grey mould) are prevalent. Therefore it is essential to explore and test alternative agricultural approaches that ensure stable kernel and oil yield, desired oil composition, and promote healthy plant development in the predominantly wet autumn, since HO sunflowers mature late under central European climatic conditions. Three different HO sunflower varieties representing different ripening classes were examined for yield, quality and fungal disease rate at two different locations, Braunschweig and Eckartsweier, representing two different climatic regions in central Europe. Following approaches were tested in this study: Since there is no registered fungicide for sunflowers in Germany, a broad spectrum fungicide Folicur, which is predominantly used on rape seeds, was examined for its potential in controlling fungal diseases in sunflowers. As an alternative disease control method, the resistance inducing agent Benzo (1,2,3) thiadiazole-7-carbothioic (BTH) as the commercial available product BION (Syngenta) was tested under field conditions. Additionally, greenhouse experiments were conducted at Braunschweig in 2003 in order to observe the effect of BTH application on Sclerotinia infection at different growth stages under controlled conditions. Ammonium based liquid fertilizer injection, commonly called as CULTAN in Germany, was examined as an alternative plant nutrition method and for its potential to reduce fungal attacks. The bacterial mixture “Mikro-Vital” has been developed to supply the plants with nutrients and to suppress soil-borne fungal pathogens by soil application. Since fungal pathogens use sugar as the carbohydrate and energy source, sugar content of different plant parts was analyzed at different growth stages to find out possible correlation between the time fungal infection and the sugar content in these plant parts. The three HO sunflower varieties showed good kernel and oil yield performance under both climatic conditions. However, the varieties showed low tolerance against fungal diseases and were severely infected in cold and wet years. Results indicate that the commercial fungicide does not reduce fungal infection rate and even showed in some cases yield suppression. Quality parameters were not affected by fungicide application. The resistance inducing product BION could suppress fungal disease severity only in the first experimental year, but not in the following experimental years in 2003-2005. It slightly increased the oil content in the first year, whereas no significant change in oil content and composition was observed in a mean of all experimental years. Under greenhouse conditions, it could slow down the Sclerotinia infection but did not hinder it. Ammonium based liquid fertilization in general did not reduce fungal infection rate. Slight increases and decreases were observed in grain yield depending on the variety, location and year. It caused increase in oil content at Braunschweig and a decrease at Eckartsweier. Oil composition was not changed by the alternative fertilization method. Mikro-Vital application also could not proof as a method for control of fungal diseases. It resulted a slight increase in yield but only depended on the variety and this increase was not constant through the years. Only in warm and dry year, oil content was increased but in general neither oil content nor the composition was changed. Sugar analysis showed that there is still a high amount of sugar in the plant head at the end of the vegetation period which acts as attraction center for fungal  pathogens.Die Sonnenblume (Helianthus annuus L.) ist zusammen mit Sojabohne, Raps und Erdnuss eine der  bedeutendsten einjährigen Kulturpflanzen, die weltweit zur Erzeugung von Speiseöl angebaut werden. Konventionelles Sonnenblumenöl ist durch seinen hohen Anteil an der essentiellen Linolsäure (C18:2) gekennzeichnet. Das Öl der hochölsäurehaltigen (HO)-Sonnenblume ähnelt visuell dem der konventionellen Sonnenblume zwar sehr, allerdings unterscheidet sich die Fettsäurezusammensetzung beider Öle hingegen sehr deutlich. Das Öl der HO-Sonnenblume beinhaltet mehr als 80 % Ölsäure (C18:1), während der Anteil dieser Fettsäure in Sorten der konventionellen Sonnenblume lediglich etwa 20 % beträgt. Die hochölsäurehaltige Sonnenblume besitzt ein großes Potential für eine industrielle Verwendung z. B. in der Oleochemie, für biologische Schmierstoffe oder als Biodiesel. Das Öl der derzeitigen Sorten von HO-Sonnenblumen enthält sogar bis zu 90 % und mehr Ölsäure. Obwohl das Ertragspotential der HO-Sonnenblume ähnlich dem konventioneller Sonnenblumen ist, gibt es einige Einschränkungen, die der Ausdehnung ihres Anbaus in Deutschland entgegenstehen. Kühle und feuchte Wetterbedingungen beeinträchtigen das Ertragspotential der Sonnenblume vorwiegend während der frühen Keimlingsentwicklung und der späten Abreife vor der Ernte. Typisch ist das Auftreten pilzlicher Krankheiten, besonders Sclerotinia sclerotiorum (Stängel- und Korbfäule) und Botrytis cinerea (Grauschimmel), vorwiegend zum Ende der Vegetationsperiode. Daher ist es bedeutsam alternative pflanzenbauliche Ansätze zu  erarbeiten und prüfen, die eine Korn- und Ölertragsstabilität sowie die gewünschte Ölkomposition garantieren und die Gesunderhaltung der Pflanzenbestände im vorwiegend feuchten Herbst sicherstellen, da HO-Sonnenblumen unter mitteleuropäischen Klimabedingungen spät abreifen. Drei HO-Sonnenblumensorten, die unterschiedliche Reifegruppen repräsentieren, wurden an zwei Standorten, Braunschweig und Eckartsweier, die zwei unterschiedliche Klimaregionen Mitteleuropas widerspiegeln, auf ihren Ertrag, ihre Qualität und den Befall mit pilzlichen Schaderregern untersucht. Folgende Ansätze wurden im Rahmen dieser Studie untersucht: Da zurzeit kein Fungizid für den Einsatz an Sonnenblumen in Deutschland zugelassen ist, wurde das Breitbandfungizid Folicur, welches vorwiegend im Rapsanbau eingesetzt wird, auf seine Wirksamkeit zur Kontrolle pilzlicher Krankheiten bei Sonnenblumen untersucht. Als ein alternatives Verfahren zur Unterdrückung pilzlicher Krankheiten wurde das resistenzinduzierende Mittel Benzo (1,2,3) thiadiazole-7-carbothioic (BTH) in Form des kommerziell verfügbaren Produkts BION (Syngenta) unter Feldbedingungen getestet. Zusätzliche Gewächshausversuche in Braunschweig im Jahr 2003 dienten dazu, die Wirkung einer BION-Anwendung auf künstlich mit Sclerotinia infizierte Pflanzen unterschiedlichen Entwicklungsstadiums unter kontrollierten Bedingungen zu beobachten. Ammonium-basierte Flüssiginjektionsdüngung, üblicherweise in Deutschland als CULTAN abgekürzt, wurde als alternative Form der Pflanzenernährung auf ihr Potential zur Unterdrückung pilzlicher Angriffe untersucht. Außerdem sollte die Bodenapplikation der Bakterienmischung „Mikro-Vital“, deren Hauptzweck die Verfügbarmachung von Nährstoffen für Kulturpflanzen ist, zeigen, ob sie zusätzlich bodenbürtige pilzliche Schaderreger unterdrücken kann. Da pilzliche Schaderreger Zucker als Kohlenstoff- und Energiequelle nutzen, wurde der Zuckergehalt unterschiedlicher Pflanzenteile zu unterschiedlichen Entwicklungsstadien analysiert, um herauszufinden, ob eine Korrelation zwischen dem Zeitpunkt der Pilzinfektion und dem Zuckeranteil in diesen Pflanzenteilen existiert. Die drei HO-Sonnenblumensorten zeigten in beiden geprüften klimatischen Regionen gute Korn- und Ölerträge. Allerdings offenbarten sie auch eine geringe Toleranz gegenüber Pilzkrankheiten und waren in kühlen und feuchten Jahren stark infiziert. Die Ergebnisse zeigen weiterhin, dass das geprüfte kommerzielle Fungizid die Pilzinfektionsrate nicht verringert, teilweise sogar eine Verschlechterung verursachte. Die bedeutendsten Qualitätsparameter wurden durch eine Fungizidbehandlung hingegen nicht beeinträchtigt. Der Resistenzinduktor BION konnte nur im ersten Versuchsjahr den Pilzbefall vermindern, nicht jedoch in den Folgejahren 2003-2005. Seine Anwendung steigerte im ersten Jahr leicht den Ölgehalt, allerdings traten im Mittel der Versuchsjahre keine signifikanten Veränderungen des Ölgehalts und der Ölzusammensetzung auf. Unter Gewächshausbedingungen konnte das Mittel eine Sclerotinia-Infektion verzögern, jedoch nicht verhindern. Ammonium-basierte Flüssigdüngung reduzierte generell nicht die Infektionsrate. Geringe Zu- und Abnahmen des Kornertrags in Abhängigkeit von Sorte, Standort und Jahr konnten beobachtet werden. Sie verursachte des Weiteren eine Zunahme des Ölgehalts in Braunschweig, jedoch eine Abnahme in Eckartsweier. Die Ölzusammensetzung wurde generell nicht beeinflusst. Die Ausbringung von Mikro-Vital konnte als Verfahren der Kontrolle von Pilzinfektionen nicht überzeugen. Das Mittel resultierte in einem geringfügigen Ertragszuwachs, der jedoch lediglich sortenabhängig und nicht stabil über alle Versuchsjahre auftrat. Nur in warmen und trockenen Jahren wurde der Ölgehalt angehoben, jedoch blieben sonst üblicherweise Ölgehalt und –zusammensetzung unverändert. Die Zuckeruntersuchung zeigte beträchtliche Zuckermengen im Korb am Ende der Vegetationsperiode, die als Attraktionszentrum für pilzliche Schaderreger fungieren können

Agronomic approaches in yield and quality stability of high oleic sunfl owers (Helianthus annuus L.)

Die Sonnenblume (Helianthus annuus L.) ist zusammen mit Sojabohne, Raps und Erdnuss eine der  bedeutendsten einjährigen Kulturpflanzen, die weltweit zur Erzeugung von Speiseöl angebaut werden. Konventionelles Sonnenblumenöl ist durch seinen hohen Anteil an der essentiellen Linolsäure (C18:2) gekennzeichnet. Das Öl der hochölsäurehaltigen (HO)-Sonnenblume ähnelt visuell dem der konventionellen Sonnenblume zwar sehr, allerdings unterscheidet sich die Fettsäurezusammensetzung beider Öle hingegensehr deutlich. Das Öl der HO-Sonnenblume beinhaltet mehr als 80 % Ölsäure (C18:1), während der Anteil dieser Fettsäure in Sorten der konventionellen Sonnenblume lediglich etwa 20 % beträgt. Die hochölsäurehaltige Sonnenblume besitzt ein großes Potential für eine industrielle Verwendung z. B. in der Oleochemie, für biologische Schmierstoffe oder als Biodiesel. Das Öl der derzeitigen Sorten von HO-Sonnenblumen enthält sogar bis zu 90 % und mehr Ölsäure. Obwohl das Ertragspotential der HO-Sonnenblume ähnlich dem konventioneller Sonnenblumen ist, gibt es einige Einschränkungen, die derAusdehnung ihres Anbaus in Deutschland entgegenstehen. Kühle und feuchte Wetterbedingungen beeinträchtigen das Ertragspotential der Sonnenblume vorwiegend während der frühen Keimlingsentwicklung und der späten Abreife vor der Ernte. Typisch ist das Auftreten pilzlicher Krankheiten, besonders Sclerotinia sclerotiorum (Stängel- und Korbfäule) und Botrytis cinerea (Grauschimmel), vorwiegend zum Ende der Vegetationsperiode. Daher ist es bedeutsam alternative pflanzenbauliche Ansätze zu  erarbeiten und prüfen, die eine Korn- und Ölertragsstabilität sowie die gewünschte Ölkomposition garantieren und die Gesunderhaltung der Pflanzenbestände im vorwiegend feuchten Herbst sicherstellen, da HO-Sonnenblumen unter mitteleuropäischen Klimabedingungen spät abreifen. Drei HO-Sonnenblumensorten, die unterschiedliche Reifegruppen repräsentieren, wurden an zwei Standorten, Braunschweig und Eckartsweier, die zwei unterschiedliche Klimaregionen Mitteleuropas widerspiegeln, auf ihren Ertrag, ihre Qualität und den Befall mit pilzlichen Schaderregern untersucht. Folgende Ansätze wurden im Rahmen dieser Studie untersucht: Da zurzeit kein Fungizid für den Einsatz an Sonnenblumen in Deutschland zugelassen ist, wurde das Breitbandfungizid Folicur, welches vorwiegend im Rapsanbau eingesetzt wird, auf seine Wirksamkeit zur Kontrolle pilzlicher Krankheiten bei Sonnenblumen untersucht.Als ein alternatives Verfahren zur Unterdrückung pilzlicher Krankheiten wurde das resistenzinduzierende Mittel Benzo (1,2,3) thiadiazole-7-carbothioic (BTH) in Form des kommerziell verfügbaren Produkts BION (Syngenta) unter Feldbedingungen getestet. Zusätzliche Gewächshausversuche in Braunschweig im Jahr 2003 dienten dazu, die Wirkung einer BION-Anwendung auf künstlich mit Sclerotinia infizierte Pflanzen unterschiedlichen Entwicklungsstadiums unter kontrollierten Bedingungen zu beobachten. Ammonium-basierte Flüssiginjektionsdüngung, üblicherweise in Deutschland als CULTAN abgekürzt, wurde als alternative Form der Pflanzenernährung auf ihr Potential zur Unterdrückung pilzlicher Angriffe untersucht.Außerdem sollte die Bodenapplikation der Bakterienmischung „Mikro-Vital“, deren Hauptzweck die Verfügbarmachung von Nährstoffen für Kulturpflanzen ist, zeigen, ob sie zusätzlich bodenbürtige pilzliche Schaderreger unterdrücken kann. Da pilzliche Schaderreger Zucker als Kohlenstoff- und Energiequelle nutzen, wurde der Zuckergehalt unterschiedlicher Pflanzenteile zu unterschiedlichen Entwicklungsstadien analysiert, um herauszufinden, ob eine Korrelation zwischen dem Zeitpunkt der Pilzinfektion und dem Zuckeranteil in diesen Pflanzenteilen existiert. Die drei HO-Sonnenblumensorten zeigten in beiden geprüften klimatischen Regionen gute Korn- und Ölerträge. Allerdings offenbarten sie auch eine geringe Toleranz gegenüber Pilzkrankheiten und waren in kühlen und feuchten Jahren stark infiziert. Die Ergebnisse zeigen weiterhin, dass das geprüfte kommerzielle Fungizid die Pilzinfektionsrate nicht verringert, teilweise sogar eine Verschlechterung verursachte. Die bedeutendsten Qualitätsparameter wurden durch eine Fungizidbehandlung hingegen nicht beeinträchtigt. Der Resistenzinduktor BION konnte nur im ersten Versuchsjahr den Pilzbefall vermindern, nicht jedoch in den Folgejahren 2003-2005. Seine Anwendung steigerte im ersten Jahr leicht den Ölgehalt, allerdings traten im Mittel der Versuchsjahre keine signifikanten Veränderungen des Ölgehalts und der Ölzusammensetzung auf. Unter Gewächshausbedingungen konnte das Mittel eine Sclerotinia-Infektion verzögern, jedoch nicht verhindern. Ammonium-basierte Flüssigdüngung reduzierte generell nicht die Infektionsrate. Geringe Zu- und Abnahmen des Kornertrags in Abhängigkeit von Sorte, Standort und Jahr konnten beobachtet werden. Sie verursachte des Weiteren eine Zunahme des Ölgehalts in Braunschweig, jedoch eine Abnahme in Eckartsweier. Die Ölzusammensetzung wurde generell nicht beeinflusst. Die Ausbringung von Mikro-Vital konnte als Verfahren der Kontrolle vonPilzinfektionen nicht überzeugen. Das Mittel resultierte in einem geringfügigen Ertragszuwachs, der jedoch lediglich sortenabhängig und nicht stabil über alle Versuchsjahre auftrat. Nur in warmen und trockenen Jahren wurde der Ölgehalt angehoben, jedoch blieben sonst üblicherweise Ölgehalt und –zusammensetzungunverändert. Die Zuckeruntersuchung zeigte beträchtliche Zuckermengen im Korb am Ende der Vegetationsperiode, die als Attraktionszentrum für pilzliche Schaderreger fungieren können.Sunflower (Helianthus annuus L.) is, together with soybean, rapeseed and peanut, one of the most important annual crops in the world grown for edible oil. Regular sunflower oil is characterized by its high content of the essential linoleic acid (C18:2). The high oleic (HO) sunflower oil is in appearance very similar to regular sunflower oil. However, the fatty acid profile differs quite dramatically from the regular type. The HO sunflower oil contains over 80 % oleic acid (C18:1), whereas the regular sunflower oils oleic acid content stays around 20 %. The high oleic sunflower has a high potential for industrial use such as oleo chemistry, bio lubricants or bio diesel. Oil from recent high oleic sunflower varieties contains up to 90 % oleic acid and more. Although the HO sunflower has a yield potential comparable to the conventional sunflowers, there are certain constraints that hinder its production in Germany. Cold and wet weather conditions affect sunflower’s potential during the period of seedling establishment as well as the harvest. Fungal diseases especially Sclerotinia sclerotiorum (white rot) and Botrytis cinerea (grey mould) are prevalent. Therefore it is essential to explore and test alternative agricultural approaches that ensure stable kernel and oil yield, desired oil composition, and promote healthy plant development in the predominantly wet autumn, since HO sunflowers mature late under central European climatic conditions. Three different HO sunflower varieties representing different ripening classes were examined for yield, quality and fungal disease rate at two different locations, Braunschweig and Eckartsweier, representing two different climatic regions in centralEurope. Following approaches were tested in this study: Since there is no registered fungicide for sunflowers in Germany, a broad spectrum fungicide Folicur, which is predominantly used on rape seeds, was examined for its potential in controlling fungal diseases in sunflowers. As an alternative disease control method, theresistance inducing agent Benzo (1,2,3) thiadiazole-7-carbothioic (BTH) as the commercial available product BION (Syngenta) was tested under field conditions. Additionally, greenhouse experiments were conducted at Braunschweig in 2003 in order to observe the effect of BTH application on Sclerotinia infection at different growth stages under controlled conditions. Ammonium based liquid fertilizer injection, commonly called as CULTAN in Germany, was examined as an alternative plant nutrition method and for its potential to reduce fungal attacks. The bacterial mixture “Mikro-Vital” has been developed to supply the plants with nutrients and to suppress soil-borne fungal pathogens by soil application. Since fungal pathogens use sugar as the carbohydrate and energy source, sugar content of different plant parts was analyzed at different growth stages to find out possible correlation between the time fungal infection and the sugar content in theseplant parts. The three HO sunflower varieties showed good kernel and oil yield performance under both climatic conditions. However, the varieties showed low tolerance against fungal diseases and were severely infected in cold and wet years. Results indicate that the commercial fungicide does not reduce fungal infection rate and even showed in some cases yield suppression. Quality parameters were not affected by fungicide application. The resistance inducing product BION could suppress fungal disease severity only inthe first experimental year, but not in the following experimental years in 2003-2005. It slightly increased the oil content in the first year, whereas no significant change in oil content and composition was observed in a mean of all experimental years. Under greenhouse conditions, it could slow down the Sclerotinia infection but did not hinder it. Ammonium based liquid fertilization in general did not reduce fungal infection rate. Slight increases and decreases were observed in grain yield depending on the variety, location and year. It caused increase in oil content at Braunschweig and a decrease at Eckartsweier. Oil composition was not changed by the alternative fertilization method. Mikro-Vital application also could not proof as a method for control of fungal diseases. It resulted a slight increase in yield but only depended on the variety and this increase was not constant through the years. Only in warm and dry year, oil content was increased but in general neither oil content nor the composition was changed. Sugar analysis showed that there is still a high amount of sugar in the plant head at the end of the vegetation period which acts as attraction center for fungal  pathogens

Development of alternative strategies for the control of the important phytopathogens Phytophthora infestans (Mont.) and Erwinia amylovora (Burrill)

Within the framework of two projects, financed by DBU (Deutsche Bundesstiftung Umwelt) and ProInno ("Förderung der Erhöhung der Innovationskompetenz mittelständischer Unternehmen"), respectively, in co-operation with an industrial partner, alternative phytosanitary compounds from natural sources have been screened. High throughput screening systems were developed and used for testing of large numbers of extracts of Actinomycetes in 96-well multiplates against Phytophthora infestans and Erwinia amylovora, the causal agents of tomato late blight and apple fire blight, respectively. These important phytopathogens were chosen as models. According to the Pflanzenschutzgesetz (PflSchG) §2 Nr. 10a, plant strengthening compounds (Pflanzenstärkungsmittel) should not act directly against the pathogen, but via an induction of plant resistance mechanisms. Therefore, one of the projects (DBU) aimed to exclude direct action on P. infestans. Based on the GFP-fluorescence of the P. infestans transformant 208m2, a fluorescence optical measurement of mycelium growth respectively growth inhibition was developed, to test the influence of the extracts and extract fractions. Only 52 out of 8335 extracts significantly inhibited the mycelium growth (Pi+) in this test, and thus had to be excluded according to §2 Nr.10a PflSchG for a potential commercial application. Searching for resistance inducing activity, all extracts were re-tested in parsley cell culture as a model for putative resistance induction characterised by formation of furanocoumarin phytoalexins. Only 42 out of the whole set of extracts tested, induced furanocoumarins (Pc+) significantly. In order to test if the induction correlates with a successful defence of host tissue against P. infestans, detached tomato leaves were treated with these Pc+ extracts. Only one extract resulted in formation of small sharp necrosis symptoms after pathogen inoculation, leading to strongly reduced infection and inhibited sporulation. The identification of the active ingredient is currently performed. When comparing the 52 direct acting substances (Pi+) with the potentially resistance inducing compounds (Pc+), three were also found actively inhibiting P. infestans in the host tissue. These three extracts also induced limited dark brown necrosis, suggesting an induction of hypersensitive reaction (HR). Infection area and sporulation level were reduced to levels below 25% of total leaf area. Microscopic investigations showed non-germinated or abnormally shaped germinated sporangia. Promising extracts were fractionated by the cooperation partner. Fraction 1 of one Pi+-extract (014 008-2) reduced the sporulation level and the size of the infection area to 5 and 25%, respectively, compared to the control. Application of fraction 2, although less effective than fraction 1, produced sporangiophores that were morphologically abnormal carrying no sporangia, indicating a possible highly specific action on a certain developmental step of the pathogen. In case of the extracts tested in vitro against E. amylovora, only 60 out of 5236 extracts inhibited bacterial growth. Only extracts showing a similar effect as the streptomycin positive control (12 extracts), were also tested in the cell culture of parsley for a potential resistance induction. The effect of such promising extract (000 391 CF) was compared in in vitro apple plantlets with two purified substances identified in the in vitro growth inhibition screening (tubercidin and streptothricin) and two commercially available resistance inducers (Prohexadion-Calcium, Bion®) in addition to streptomycin as control. Streptothricin was found nearly as effective as the streptomycin control (2 and 0% diseased shoots, respectively). 000 391 CF with chuanghsinmycin as active ingredient in unknown concentration, however, was less effective together with tubercidin; both compounds were originally classified effective in the in vitro screening (approximately 20 and 30%, respectively). The resistance inducers showed a maximal effectiveness of 20-25% approximately; however, in the highest concentration applied, they caused phytotoxic effects. As an alternative strategy of plant defence, an experiment was performed to silence the GFP-fluorescence of transformant 208m2 as a model for silencing fungal genes responsible for plant infection via the transgenic host. Two types of ?T0? transgenic tomato plants were produced from ?Hellfrucht? cultivar, one carrying the gfp-gene and the other carrying inverted repeat fragment of the gfp-gene (gpg). GFP-expressing plants could be identified by their green fluorescence under UV-A light. gpg-transformants were verified by PCR analysis of their genomic DNA and the formation of siRNAs by Northern blotting. In order to test the silencing effects in the plants Agrobacteria harbouring the gfp-gene or gpg-construct in a binary vector were infiltrated into tomato leaves. Leaves of agro-infiltrated (gfp) wild type plants were found to fluoresce, but no green fluorescence appeared when gpg-tomato leaves were infiltrated, due to the production of siRNAs resulting in gene silencing. The green fluorescence of gfp-tomato leaves disappeared gradually starting from the major vein expanding to small veins after infiltration of gpg-Agrobacteria due to the same phenomenon. However, no systemic silencing over the whole plant was observed; this may be due to the comparatively low expression of the gfp-gene in the?T0? plants used. However, the GFP in the P. infestans transformant 208m2 was not found to be silenced when leaves of gpg-plants were infected; this might be due to unsuccessful passing of siRNAs through haustorium?s membrane system, or due to the comparatively low amount of siRNAs in the gpg-tomato tissues.Im Rahmen zweier Projekte, finanziert durch die DBU (Deutsche Bundesstiftung Umwelt) und ProInno ("Förderung der Erhöhung der Innovationskompetenz mittelständischer Unternehmen") und in Kooperation mit einem industriellen Partner sollten alternative Substanzen natürlicher Herkunft für den Einsatz im Pflanzenschutz in einem Screening untersucht werden. Dazu wurden "high throughput" Biotestsysteme entwickelt und eingesetzt, um eine große Anzahl von Extrakten aus Actinomyceten in 96-well Microtiterplatten gegen Phytophthora infestans und Erwinia amylovora den Erregern der Kartoffelfäule bzw. Braunfäule und des Feuerbrands, zu testen. Wegen ihrer problematischen Bekämpfung waren diese wichtigen Phytopathogene als Modelle ausgewählt worden. Entsprechend § 2 Nr. 10a des Pflanzenschutzgesetzes (PflSchG) dürfen Pflanzenstärkungsmittel keine direkte Wirkung gegen das Pathogen zeigen, sondern müssen durch die Aktivierung pflanzeneigener Abwehrmechanismen wirken. Aufgrund dessen zielte eine der Projektvorgaben (DBU) daraufhin, die direkte Wirkung der Extrakte auf das Wachstum von P. infestans auszuschließen. Basierend auf der GFP-Fluoreszenz der transgenen P. infestans Linie 208m2 wurde ein Verfahren zur fluoreszenzoptischen Erfassung des Mycelwachstums bzw. der Wachstumshemmung entwickelt, um den Einfluss von Extrakten und Extraktfraktionen darauf zu untersuchen. Von 8335 untersuchten Extrakten hemmten nur 52 das Mycelwachstum signifikant (Pi+) in diesem Test und mussten deshalb entsprechend § 2 Nr. 10a PflSchG für eine potentielle kommerzielle Verwendung als Pflanzenstärkungsmittel ausgeschlossen werden. Um eine potentiell resistenzinduzierende Eigenschaft zu finden, wurden alle Extrakte in einer Petersilie-Zellkultur getestet, einem Modell für eine mögliche Resistenzinduktion charakterisiert durch die Bildung von Furanocumarin-Phytoalexinen. Dabei wurden nur 42 Extrakte gefunden, welche die Furanocumarinbiosynthese signifikant induzierten (Pc+). Um zu überprüfen, ob diese Furanocumarininduktion mit einer erfolgreichen Abwehr gegen P. infestans im Wirtsgewebe korreliert, wurden isolierte Tomatenblätter mit diesen Pc+-Extrakten behandelt. Bei nur einem Extrakt fand sich die Bildung kleiner scharf konturierter Nekrosen nach Pathogeninokulation, was zu einer stark reduzierten Infektion und gehemmter Sporulation führte. Die Identifikation der aktiven Komponente wird aktuell durchgeführt. Bei Vergleich der 52 direkt wirkenden Extrakte (Pi+) mit den potentiell resistenzinduzierenden (Pc+), wurden drei Extrakte gefunden, die auch im Wirtsgewebe das Pathogenwachstum hemmten. Diese drei Extrakte induzierten ebenfalls kleine braun gefärbte Nekrosen, was die Induktion einer hypersensitiven Reaktion (HR) vermuten lässt. Die Fläche der Infektion und die Stärke der Sporulation waren gegenüber der Kontrolle auf ca. 25 % der Gesamtblattfläche reduziert. Mikroskopische Untersuchungen dieser Ansätze zeigten nicht gekeimte Sporangien und abnorm geformte Keimhyphen. Die Erfolg versprechenden Extrakte wurden durch den Kooperationspartner einer weiteren Fraktionierung unterworfen. Die Fraktion 1 von einem der Pi+-Extrakte (014 008-2) reduzierte die Sporulationsstärke und die Größe der infizierten Blattfläche auf 5% bzw. 25 % verglichen mit der Kontrolle. Fraktion 2 desselben Extraktes bewirkte trotz geringerer Effizienz der Infektionshemmung, daß morphologisch abnorme Sporangiophore gebildet wurden, die keine Sporangien trugen, was möglicherweise auf eine hochspezifische Wirkung auf einen Entwicklungsschritt des Pathogens schließen lässt. Von den Extrakten, die in vitro gegen E. amylovora getestet wurden, hemmten nur 60 von 5236 das Bakterienwachstum. Nur Extrakte, die einen der Positivkontrolle vergleichbaren Effekt aufwiesen wurden ebenfalls in der Petersiliezellkultur auf eine potentielle Resistenzinduktion getestet. Der Effekt eines solchen als positiv bewerteten Extrakts (000 391 CF) wurde auf in vitro-Apfelpflanzen mit zwei aufgereinigten Substanzen, die ebenfalls positiv im Screening auf Wachstumshemmung waren (Tubercidin und Streptothricin), verglichen. Ebenfalls getestet wurden zwei käufliche Resistenzinduktoren (Bion und Prohexadion-Calcium) und die Positivkontrolle Streptomycin. Streptothricin war fast so effektiv wie die Streptomycin-Kontrolle (2 % bzw. 0% erkrankte Sprosse). Der Extrakt (000 391 CF) enthält Chuangsinmycin als aktive Substanz in unbekannter Konzentration, war jedoch weniger effektiv zusammen mit Tubercidin (ca. 20% bzw. 30% erkrankte Sprosse); beide Substanzen waren ursprünglich im in vitro-Screening als positiv bewertet. Die Resistenzinduktoren zeigten eine maximale Effizienz von 20-25%, waren jedoch in den höchsten Konzentrationen phytotoxisch. Um "Gene Silencing" als eine alternative Strategie des Pflanzenschutzes zu testen, wurde versucht, die GFP-Fluoreszenz der transgenen P. infestans Linie 208m2 zu unterdrücken, als ein Modell für das Silencing pilzlicher, für die Infektion notwendiger Gene, durch den transgenen Wirt. Zwei Typen transgener Tomaten ("T0") wurden hergestellt aus dem Kultivar 'Hellfrucht', einer transformiert mit einem gfp-Gen, ein anderer mit einem inverted repeat Fragment von gfp (gpg). Die GFP-exprimierenden Pflanzen konnten anhand ihrer grünen Fluoreszenz unter UV-A Strahlung identifiziert werden. Die gpg-Transformanten konnten mittels PCR-Analyse ihrer genomischen DNA identifiziert und die Bildung der entsprechenden siRNAs mittels Northern Blot verifiziert werden. Um zuerst das Gene Silencing in den Pflanzen zu testen, wurden Agrobakterien, die mit binären Vektoren die entweder das gfp-Gen oder das gpg-Konstrukt beinhalteten, in einige ihrer Blätter infiltriert. Blätter von agro-infiltrierten (gfp) Wildtyp Pflanzen fluoreszierten danach an den Infiltrationsstellen. Keine Fluoreszenz konnte jedoch in Blättern infiltrierter gpg-Pflanzen beobachtet werden, was auf das Vorhandensein von siRNAs und somit gene silencing beruht. Die Grünfluoreszenz von gfp-Tomatenblättern verringerte sich allmählich von der zentralen Blattader ausgehend nach der Infiltration mit gpg-Agrobakterien aufgrund desselben Phänomens. Es konnte jedoch kein systemisches silencing d.h. über die infiltrierten Blätter hinaus beobachtet werden, was auf die relativ geringe Expression des gfp-Gens in den vorhandenen 'T0'-Pflanzen zurückzuführen sein könnte. Die GFP-Fluoreszenz in 208m2 konnte nicht erkennbar gesilenced werden, wenn Blätter von gpg-Pflanzen infiziert wurden. Dies könnte entweder auf der nicht möglichen Passage von siRNAs durch das Membransystem der Haustorien beruhen, oder in einer nicht ausreichenden Menge von siRNAs im gpg-Blattgewebe begründet sein