Biologische Bekämpfung von Rhizoctonia solani im ökologischen Anbau mit Hilfe von bakteriellen und pilzlichen Antagonisten

Rhizoctonia solani Kühn ist ein weit verbreiteter bodenbürtiger Erreger, der an verschiedenen Kulturen für ökonomisch relevante Ertragsverluste verantwortlich ist. Der Erreger R. solani ist aufgrund seiner sowohl saprophytischen als auch parasitischen Eigenschaften sowie seiner persistenten Dauerorgane (Sklerotien) schwer zu bekämpfen. Seine Fähigkeit auch an Nichtwirtspflanzen seinen Lebenszyklus vollenden zu können, erschwert die Kontrolle über Fruchtfolgen, die insbesondere im organischen Landbau Teil der Bekämpfungsstrategie gegen bodenbürtige Erreger sind. Probleme durch R. solani treten im ökologischen Anbau vor allem an Kartoffeln auf. Derzeit stehen dem ökologischen Anbau keine geeigneten Strategien zur Bekämpfung des Erregers zur Verfügung. Ziel des Projektes ist daher die Entwicklung einer biologischen Methode zur Kontrolle des Erregers auf der Basis eines bakteriellen und pilzlichen Antagonisten. Durch Einsatz eines bakteriellen Antagonisten soll die Widerstandsfähigkeit der Pflanze gegenüber R. solani erhöht und durch Anwendung eines pilzlichen Antagonisten die Dauerorgane im Boden oder an Kartoffelknollen bekämpft werden. Im Rahmen des Projektes wurden 450 bakterielle und 390 pilzliche Isolate auf der Basis eines hierarchischen Screeningsystems aus verschiedenen in vitro und ad planta Methoden hinsichtlich ihrer Eignung als Biological Control Agents (BCAs) zur Kontrolle von R. solani geprüft. Insgesamt konnten durch in vitro Untersuchungen 18 bakterielle und 12 pilzliche Isolate gegen das Zielpathogen selektiert werden. Das Myzel von R. solani wird von den pilzlichen Antagonisten parasitiert und die Sklerotienkeimung vollständig gehemmt. Ihre Wirkung wurde bislang an natürlich mit Rhizoctonia-Sklerotien infizierten Kartoffelknollen, künstlich infizierten Kartoffelknollen sowie Salatpflanzen und Zuckerrübensämlingen unter krankheitsbegünstigenden Bedingungen geprüft. In diesen Versuchen zeigten insbesondere 3 bakterielle (Pseudomonas putida B1, Pseudomonas fluorescens B2 und Serratia plymuthica B4) und 6 pilzliche (P2, P3, P4, P9, P10, P11, Trichoderma spp.) Antagonisten eine wiederholte, signifikante krankheitsunterdrückende Wirkung, z. B. bis zu 60 % durch B1 oder über 50 % durch P11 an Kartoffelkeimlingen. Unter Feldbedingungen wurde der marktfähige Kartoffelertrag durch R. solani bei einem hohen Befalldruck signifikant reduziert und der Befall der Knollen mit R. solani Sklerotien signifikant erhöht. Durch die Bakterisierung der Pflanzkartoffeln konnte die Befallsschwere signifikant reduziert und der Ertrag erhöht werden. An Salat war ebenfalls eine Kompensation der durch R. solani verursachten Biomasseverluste gegeben. Die Ergebnisse erster Feldversuche mit den bakteriellen Antagonisten B1, B2 und B 4 an Salat und Kartoffel bestätigten somit deren krankheitsunterdrückende Wirkung. Durch eine optimale Applikationsdichte und –häufigkeit sowie die Entwicklung einer geeigneten Formulierung für die gegen R. solani wirksamsten BCAs (bakteriell sowie pilzlich) könnte die krankheitsunterdrückende Wirkung verbessert und eine höhere Wirksicherheit gewährleistet werden. Dies ist in weiteren Feldversuchen zu prüfen

Plasma sICAM-1 correlates with tumor volume before primary radiochemotherapy of head and neck squamous cell carcinoma patients

BACKGROUND: Biomarkers are of major interest to optimize diagnosis, prognosis and to guide treatment in head and neck cancer patients. Especially blood-based biomarkers appear promising as they can be easily collected and repeatedly analyzed during the course of radiochemotherapy. PATIENTS AND METHODS: At first, for a broad overview, multiple immune markers were evaluated in six plasma samples of three head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC) patients at the beginning and the end of radio-chemotherapy. In this pre-selection, the soluble Intercellular Adhesion Molecule 1 (sICAM-1) appeared most promising. Thus, this marker was measured in multiple samples (n = 86) during treatment and follow-up in a cohort of eleven patients and correlated with tumor features and clinical data. RESULTS: We found a strong correlation between the initial levels of sICAM-1 in the plasma and the gross tumor volumes of the primary tumor and the involved lymph nodes. However, during the course of treatment no systematic dynamics could be identified. Toxicity or infections did not seem to influence sICAM-1 concentrations. CONCLUSIONS: sICAM-1 appears to reflect the pre-treatment total tumor burden (primary tumor and involved lymph nodes) in head and neck tumor patients. However, it does not seem to be a dynamic marker reflecting response during radiochemotherapy. Thus, if our findings are confirmed in future, sICAM-1 could be used as a staging marker: if high sICAM-1 levels but low tumor burden are found it might be reasonable to intensify staging investigations to rule out further, yet undetected, tumor sites

Dynamics of HMBG1 (High Mobility Group Box 1) during radiochemotherapy correlate with outcome of HNSCC patients

PURPOSE: High Mobility Group Box 1 (HMGB1) protein has been described as a consensus marker for immunogenic cell death (ICD) in cancer. To personalize treatments, there is a need for biomarkers to adapt dose prescription, concomitant chemotherapy, and follow-up in radiation oncology. Thus, we investigated the levels of HMGB1 in plasma of patients with head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC) during the course of radiochemotherapy and follow-up in correlation with oncologic outcome and clinical confounders. METHODS: In our pilot study, 11 patients with advanced HNSCC were treated with definitive radiochemotherapy. Blood samples were taken weekly during treatment and frequently at follow-up visits. HMGB1 levels as well as routine laboratory values were measured and clinical information was collected including tumor volume, infections, toxicity, and follow-up data. RESULTS: In total, 85 samples were analyzed. In eight patients, HMGB1 levels (baseline vs. last available sample during treatment) were increasing and in three patients HMGB1 values were decreasing toward the end of treatment. All three patients with decreasing values developed tumor recurrence. By contrast, no relapse occurred in patients that showed increasing HMGB1 levels during therapy. Moreover, a positive correlation of HMGB1 levels with tumor volumes, C‑reactive protein (CRP) levels, infections, and grade three toxicity (RTOG) was observed. CONCLUSION: HMGB1 might be a promising marker to monitor ICD in HNSCC during the course of radiochemotherapy. However, HMGB1 seems to reflect complex and diverse immunogenic responses and potential confounders. Infections and treatment-associated toxicity should be considered when interpreting the dynamics of HMGB1