Auswirkungen von PEN, einem Extrakt aus der Biomasse von Penicillium chrysogenum, auf Pathogene und Pflanzen

Der Ersatz von Kupfer und anderen Pestiziden ist eine der dringlichen Aufgaben der Forschung im biologischen Landbau. Beim direkten Pflanzenschutz stehen fungizid wirkende Substanzen, Biocontrol-Organismen und Pflanzenstärkungsmittel zur Diskussion. Das Konzept der Pflanzenstärkung ist seit langem im biologischen Landbau bekannt. Beispielsweise werden Kompostextrakte, Brennesselextrakte, aber auch kommerzialisierte Produkte aus Reynoutria sachalinensis oder Backpulver eingesetzt. Unter den Resistenzinduktoren (Elicitoren) sind vor allem diejenigen von grossem Interesse, die Resistenz gegen Pathogene auslösen, die ansonsten mit Kupfer bekämpft werden (Tamm, 2000). Der Dünger Agro Biosol (Biochemie GmbH, A-Kundl) weist nebst einer Düngerwirkung auch krankheitsvermindernde Eigenschaften auf. Dies legen Beobachtungen nahe, die bereits in den achtziger Jahren auf Grasflächen gemacht wurden, die mit Fusarium nivale befallen waren. Das aus der Penicillinproduktion gewonnene Trockenmycel ist frei von Penicillin. Agro Biosol enthält 6 % Gesamtstickstoff, 1 % Gesamtphosphor, 1 % Kali, sowie Spurenelemente und Vitamine (Naschberger, pers. Mitteilung). In der Schweiz ist Agro Biosol als Dünger im biologischen Landbau zugelassen (Tamm, Maurer & Alföldi, 2000). E. Mösinger (Sandoz Agro, CH - Witterswil) führte erste Versuche über die krankheitsunterdrückende Wirkung von Agro Biosol durch. Dazu wurde ein Extrakt des Trockenmycels von P. chrysogenum hergestellt, der die Kurzbezeichnung ‚PEN’ erhielt. Diese Untersuchungen von Mösinger und Mitarbeitern wiesen darauf hin, dass PEN an Tomaten und Gurken Resistenz induzieren kann. Ab 1997 wurde das Thema am FiBL weiterverfolgt. Mit den vorliegenden Untersuchungen wurden die Teilziele angestrebt (i) Verifizieren und Charakterisieren der resistenzinduzierenden Eigenschaften von PEN, (ii) Abklären des Potentials für eine Weiterentwicklung von PEN als kommerzialisierbaren Resistenzinduktor und (iii) Charakterisierung der phytotoxischen Eigenschaften von PEN als Ausgangspunkt für die Optimierung von Agro Biosol. Fazit: PEN, der Extrakt von Penicillium chrysogenum, kann bei zahlreichen Wirt- Pathogen-Systemen den Krankheitsbefall markant reduzieren. Dies ist insbesondere bei Krankheitserregern von Interesse, die ansonsten mit biotauglichen Produkten nur schwer kontrollierbar sind. Das Ausgangsmaterial wird als biotauglich eingeschätzt und steht in genügenden Mengen in konstanter Qualität zur Verfügung. Dies sind günstige Voraussetzungen, um einen neuartigen Resistenzinduktor für den biologischen Anbau bis zur Praxisreife zu entwickeln. PEN kann allerdings phytotoxische Effekte auslösen, die eine Praxisanwendung als Resistenzinduktor vorerst ausschliessen. Unsere Forschung hat gegenwärtig zwei Stossrichtungen. Einerseits werden die Effekte von PEN auf die Pflanzenphysiologie untersucht und die involvierten Stoffwechselprozesse detailliert abgeklärt. Andererseits suchen wir nach den aktiven Prinzipien, die für Resistenzinduktion und Phytotoxizität verantwortlich sind

A carbon sink-driven approach to estimate gross primary production from microwave satellite observations

Global estimation of Gross Primary Production (GPP) - the uptake of atmospheric carbon dioxide by plants through photosynthesis - is commonly based on optical satellite remote sensing data. This presents a source-driven approach since it uses the amount of absorbed light, the main driver of photosynthesis, as a proxy for GPP. Vegetation Optical Depth (VOD) estimates obtained from microwave sensors provide an alternative and independent data source to estimate GPP on a global scale, which may complement existing GPP products. Recent studies have shown that VOD is related to aboveground biomass, and that both VOD and temporal changes in VOD relate to GPP. In this study, we build upon this concept and propose a model for estimating GPP from VOD. Since the model is driven by vegetation biomass, as observed through VOD, it presents a carbon sink-driven approach to quantify GPP and, therefore, is conceptually different from common source-driven approaches. The model developed in this study uses single frequencies from active or passive microwave VOD retrievals from C-, X- and Ku-band (Advanced Scatterometer (ASCAT) and Advanced Microwave Scanning Radiometer for Earth Observation (AMSR-E)) to estimate GPP at the global scale. We assessed the ability for temporal and spatial extrapolation of the model using global GPP from FLUXCOM and in situ GPP from FLUXNET. We further performed upscaling of in situ GPP based on different VOD data sets and compared these estimates with the FLUXCOM and MODerate-resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) GPP products. Our results show that the model developed for individual grid cells using VOD and change in VOD as input performs well in predicting temporal patterns in GPP for all VOD data sets. For spatial extrapolation of the model, however, additional input variables are needed to represent the spatial variability of the VOD-GPP relationship due to differences in vegetation type. As additional input variable, we included the grid cell median VOD (as a proxy for vegetation cover), which increased the model performance during cross validation. Mean annual GPP obtained for AMSR-E X-band data tends to overestimate mean annual GPP for FLUXCOM and MODIS but shows comparable latitudinal patterns. Overall, our findings demonstrate the potential of VOD for estimating GPP. The sink-driven approach provides additional information about GPP independent of optical data, which may contribute to our knowledge about the carbon source-sink balance in different ecosystems