Pflanzeninhaltsstoffe mit fungizider Wirkung

Obwohl Pflanzen aufgrund ihres Sekundärstoffwechsels ein außerordentlich reiches Reservoir an Molekülen bieten, stellen sie eine noch weitgehend ungenutzte Quelle für Wirkstoffe dar. Pflanzliche Metabolite könnten einerseits als Leitstrukturen für neuartige fungizide Wirkstoffe dienen oder aber als Naturstoff im organischen Landbau eingesetzt werden. Da es bis heute ausschließlich pflanzliche Inhaltsstoffe mit insektizider Wirkung sind, die in der Praxis eingesetzt werden, war es Ziel dieser Arbeit, Naturstoffe aus Pflanzen mit fungizider Wirkung zu isolieren und deren Wirkung zu charakterisieren. Untersucht wurde die Wirksamkeit von Extrakten aus mehr als 30 verschiedenen Pflanzenarten in vitro und in vivo gegenüber perthotrophen und biotrophen Pathogenen. Hierzu wurden ethanolische Blatt- und Wurzelextrakte hergestellt und deren Wirkung gegenüber den Pathogenen Alternaria solani, Botrytis cinerea, Phytophthora infestans, Plasmopara viticola, Uromyces phaseoli und Erysiphe graminis erfaßt. Es wurden Pflanzenextrakte gefunden, die sowohl in vitro als auch in vivo gegenüber phytopathogenen Pilzen wirksam waren. In Gewächshaus- und Freilandversuchen konnte durch die protektive Applikation der Extrakte aus Salvia officinalis und Potentilla erecta eine deutliche Befallsreduktion gegenüber Oomyceten erzielt werden. In einigen Fällen erreichte die Wirksamkeit der Extrakte die von konventionellen Vergleichsfungiziden. Untersuchungen zum Einfluß der Extrakte aus S. officinalis und P. erecta auf verschiedene Entwicklungsstadien pilzlicher Erreger ließen unterschiedliche Wirkungsweisen erkennen. Während der Extrakt aus S. officinalis den Schlupf, Beweglichkeit und Keimung der Zoosporen von Oomyceten stark reduzierte, bewirkten Behandlungen mit dem Extrakt aus P. erectaeine deutliche Hemmung des Myzelwachstums von P. infestans und P. viticola. Gegenüber B. cinerea ließ sich bei keinem der Extrakte ein Einfluß auf die Sporenkeimung beobachten. Das Myzelwachstum des Erregers wurde hingegen von beiden Extrakten deutlich beeinflußt. Extrakte aus P. erecta verursachten deutliche Veränderungen an den Hyphen von P. infestans, A. solani und B. cinerea. So konnte eine starke Vakuolisierung des Cytoplasmas, Zellwandverdickungen und –ablösungen beobachtet werden. Die Überprüfung bisher bekannter Inhaltsstoffe von S. officinalis auf ihr Vorkommen im Extrakt sowie deren Wirksamkeit gegenüber phytopathogenen Pilzen ergab, daß keine dieser Substanzen für die Wirksamkeit des Extrakts verantwortlich sein kann. Dünnschichtchromatographische Untersuchungen zur Isolierung der wirksamen Inhaltsstoffe des Extraktes ließen drei aktive Fraktionen erkennen. HPLC und GC-MS bestätigten, daß es sich bei den drei isolierten Fraktionen um Gemische mit jeweils unterschiedlichen Substanzen handelt

Auftreten, Charakterisierung und Kontrolle des Erregers der Rübenfäule, Rhizoctonia solani, in Nordrhein-Westfalen

Die späte Rübenfäule ist eine Krankheit, die zunächst als regional verstärkt in Nordrhein-Westfalen auftretendes, inzwischen aber als bundesweites Problem erkannt wurde. Zunehmend wurde in den vergangenen Jahren von großflächigen Pflanzenausfällen berichtet. Rhizoctonia solani, der Erreger der Rübenfäule, ist ein weltweit vorkommendes und extrem vielfältiges Pathogen, das in zahlreichen Biotypen auftritt. Der Erreger wurde der Anastomosegruppe AG 2-2 zugeordnet. Diese konnte auch schon im frühen Wachstumsstadium der Zuckerrübe isoliert werden. Die Anastomosegruppe gibt in einem gewissen Umfang Auskunft über den Wirtspflanzenkreis des Pathogen. Ein typisches Pathogen an der Kartoffel ist beispielsweise die AG 3. Bei dem Erreger von Keimlingsfäulen handelt es sich meist um die AG 4. Das Rübenpathogen AG 2-2 kann unterteilt werden in die AG 2-2IIIB, ein ́Gramineen-Pathogen ́, und die AG 2-2IV, aus der Literatur bekannt als ́Chenopodiaceen-Typ ́. Die Untersuchung des in Deutschland vorkommenden Fäuleerregers mittels RAPD-PCR ergab, daß dieser nochmals in weitere Untergruppen unterteilt werden kann. Davon konnte die Mehrzahl dem ́Gramineen-Pathogen ́ zugeordnet werden. Das ́Zuckerrüben-Pathogen ́ wurde in stark betroffenen Befallsgebieten weniger häufig isoliert. Unterstützt wurde die Bedeutung des Vorkommens unterschiedlicher Typen durch deren biologische Eigenschaften. Sie unterschieden sich nicht nur in ihrer Temperaturtoleranz, sondern auch Fungizidsensitivität und insbesondere in ihrer Virulenz. Der Typ 4 reagierte sehr tolerant auf hohe Temperaturen und sensitiver auf Fungizide. Auch nach Anwendung des Wirkstoffes Pencycuron, dessen Effekt gegenüber unterschiedlichen Anastomosegruppen von ́nicht ́ bis hin zu ́sehr gut wirksam ́ reicht, konnte eine Differenzierung der Typen beobachtet werden. Auf einer einzelnen Befallsfläche wurde trotz räumlich entfernter Befallsnester in nahezu allen Fällen eine sehr homogene Population, bestehend aus einem einzelnen Pathotypen, nachgewiesen. Entweder hatte der vorherrschende Typ, andere Formen verdrängt, oder diese kamen in nur so geringen Mengen vor, daß ein Nachweis nicht möglich war. Zudem konnte in mehreren Fällen beobachtet werden, daß der Pathotyp, der die Fläche besiedelt hatte, über mehrere Jahre unverändert blieb. Die verschiedenen Typen traten nicht nur auf unterschiedlichen Flächen, sondern auch in unterschiedlichen Regionen Deutschlands und auch in den Niederlanden auf. Geographische Entfernung war also nicht gleichbedeutend mit dem Vorkommen einer unbekannten Population von R. solani. Vielmehr ließen sich auch entfernte Standorte aufgrund pflanzenbaulicher Daten in Gruppen einteilen. So trat bei einem hohen Maisanteil in der Fruchtfolge verstärkt der Pathotyp 4 auf. Dieser in Minitests an Zuckerrübensämlingen als besonders aggressiv eingestufte Typ verursachte auch im Feld die stärksten Schäden. Andererseits konnte in Zuckerrüben-Weizen-Fruchtfolgen häufiger das ́Rübenpathogen ́ Typ 1 isoliert werden, welches in der Mehrzahl der Fälle begrenzte Nester mit einem Umfang von weniger als 10 Prozent der Gesamtfläche hervorrief. Die Rübenfäule tritt häufig in nicht bekämpfungswürdigen kleinen Nestern auf, die leicht übersehen werden. Rhizoctonia solani besitzt allerdings ein großes Schadpotential. Das Vorkommen unterschiedlicher Pathotypen ist für Bekämpfungsverfahren problematisch. So ist vorstellbar, daß auch quantitativ resistente Zuckerrübensorten bei Vorkommen eines neuen Pathotypen weniger effektiv sind. In dieser Arbeit wurde die Möglichkeit einer Bekämpfung mit dem Antagonisten ́FZB24 ́ und unterschiedlichen Fungiziden erprobt. Spritzbehandlungen erbrachten nur mit hohen Aufwandmengen einen Teil-Bekämpfungserfolg. Da die Population von R. solani auf einer Fläche bisher quantitativ nicht genau bestimmt werden kann, ist anstelle der Spritzung eine Saatgutbehandlung mit einer wesentlich geringeren Aufwandmenge des Fungizids sinnvoll. Die befallsreduzierende Wirkung von Saatgutbehandlungen ließ sich bis zur Ernte der Zuckerrübe nachweisen. Besonders wirksam waren Kombinationen von Fungiziden und dem Antagonisten ́FZB24 ́. Eine gezielte Bandbehandlung des Bodens in wenigen Zentimetern Tiefe war ebenfalls erfolgreich. Die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten der Rübenfäule ist häufig mit pflanzenbaulichen Parametern wie Bodenverdichtungen oder dem häufigen Anbau von Wirtspflanzen vorgegeben. Dennoch existieren eine Reihe von Flächen, auf denen die Befallsbedingungen gegeben sind, Rhizoctonia solani jedoch keine sichtbaren Schäden hervorruft. Da es sich um ein ubiquitär vorkommendes Pathogen handelt, müssen Verfahren entwickelt werden, die genaue Mengen von Vermehrungseinheiten des Erregers im Boden nachweisen können und damit eine Entscheidung über die Anwendung von Bekämpfungsmaßnahmen erleichtern

Infektion und Ausbreitung von Fusarium spp. an Weizen in Abhängigkeit der Anbaubedingungen im Rheinland

Ährenfusariosen an Winterweizen werden durch einen Komplex unterschiedlicher Fusarium-Arten verursacht. Als Erreger der partiellen Taub- und Weißährigkeit führen sie nicht nur zu erheblichen Ertragsverlusten sondern mindern auch die Weizenqualität, da sie artspezifisch Mykotoxine von unterschiedlicher toxikologischer Relevanz produzieren. In der vorliegenden Arbeit wurde das Auftreten des Ährenbefalls an Winterweizen im Rheinland, das Spektrum der auftretenden Fusarium-Arten sowie von Microdochium nivale und der Befallsverlauf an den Pflanzen, unter anderem in Abhängigkeit vom Infektionszeitpunkt und der Anbaubedingungen untersucht. Die Sortenanfälligkeit wurde unter natürlichen Befallsbedingungen ebenso wie in Inokulationsversuchen erfasst und bewertet. Des Weiteren wurden der Einfluss der Anbauintensität und die Wirksamkeit einer Ährenbehandlung auf das Befallsgeschehen ermittelt. Der Ährenbefall wurde visuell und die Befallshäufigkeit der Körner mikrobiologisch erfasst, die Bestimmung der Fusarium-Arten erfolgte mikroskopisch. Die Mykotoxinbelastung der Körner wurde mittels Hochleistungsflüssigkeits-Chromatographie mit Dioden-Array-Detektor (HPLC-DAD) bzw. einem Enzym-Linked-Immuno-Assay (ELISA) nachgewiesen. o Unabhängig von der Anbauform - konventionell oder ökologisch - war das Auftreten von Ährenfusariosen im Untersuchungszeitraum 1998 – 2000 stark an die jahresbedingte Witterung, aber auch an den Standort und die Weizensorte gebunden. Ein direkter Vergleich der beiden Anbauformen war dadurch nur bedingt möglich. Der durchschnittliche Kornbefall mit Fusarium spp. war in den Jahren 1999 und 2000 mit 18 – 20 % dreimal so hoch wie 1998. M. nivale trat im Jahr 1998 im ökologischen (Ø 26%) und auch im konventionellen (Ø 10%) Anbau sehr stark auf. In den Jahren 1999 und 2000 war dieser Erreger dagegen kaum von Bedeutung. o Trotz gleicher Bodenbearbeitung und Vorfrucht variierte die Höhe des Kornbefalls mit Fusarium spp. (7 - 54%) und die Zusammensetzung des Artenspektrums standortbedingt. Der im Rheinland auftretende Fusarium-Komplex setzt sich anteilig zusammen aus F. avenaceum (43%), F. culmorum (21%), F. graminearum (11%), F. poae (10%), F. tricinctum (7%), F. cerealis (4%), F. equiseti, F. sporotrichioides und Fusarium spp. (letztere zusammen 4%). Die Variabilität beruhte auf den Witterungseinflüssen zur Weizenblüte, standortbedingten Unterschieden wie z.B. der Vorfrucht oder der mikrobiellen Aktivität des Bodens und den teilweise unterschiedlichen Wachstumsansprüchen der Fusarium-Pilze. Es ist davon auszugehen, dass die Entwicklung eines Standort-spezifischen Inokulumpotenzials und die Verbreitung bestimmter Arten dadurch beeinflusst wurden. o Der sukzessive Befall der Weizenpflanzen von Fusarium spp., ausgehend vom am Boden vorhandenen Inokulum über die Blattetagen bis hin zur Ähre, war für alle Fusarium-Arten mit Ausnahme von F. poae von Bedeutung. Die Ausbreitung dieser Art beruhte vorrangig auf einer windbürtigen Infektion der Ähren, ausgehend entweder von am Boden vorhandenen Inokulum bzw. von anderen infizierten Wirtspflanzen. Bereits zu BBCH 39 waren Blätter aller Etagen außer dem Fahnenblatt von Fusarium-Arten besiedelt und die Befallshäufigkeit nahm bis zur Abreife (∅ 98% Befallshäufigkeit) stetig zu. Die befallenen Blätter waren frei von Symptomen. Ab BBCH 61 kann von einer Sporulation verschiedener Fusarium-Arten auf den Blättern, von F. poae besonders auf der Ähre und dem Fahnenblatt, ausgegangen werden. Die Gefahr einer Sekundärinfektion weiterer Ährchen ist dadurch gegeben. F. culmorum besiedelte die Blätter später als F. avenaceum, erreichte aber bis zur Abreife eine Besiedlungsrate von 71%, F. avenaceum dagegen nur eine von 23%. Antagonistische Wechselwirkungen zwischen diesen Arten, wie sie bereits von FISCHER (1977) beschrieben wurden, waren hier anzunehmen. o Die Vollblüte (BBCH65) war bei einer Ähreninfektion mit F. graminearum, F. avenaceum und F. poae das anfälligste Wachstumsstadium des Weizens. F. culmorum verursachte auch zu BBCH 49-75 einen relativ starken Kornbefall. Diese Art besaß breitere Wachstumsansprüche und war auch bei unterschiedlichen Temperaturen und relativen Luftfeuchtigkeiten (rel. LF) zu einer stärkeren Nivalenol-Produktion fähig als F. graminearum und F. poae. Bei letzterer Art schienen die Temperatur und die rel. LF eine weniger bedeutende Rolle bei der Nivalenol-Bildung zu spielen. Die Kombination von hoher Temperatur (25°C) und maximaler rel. LF führten bei F. graminearum, F. culmorum und F. poae zum maximalen Kornbefall. o Kontinuierlicher Niederschlag (2,4 mm/Nacht) von der Blüte bis zur Abreife förderte den Kornbefall mit F. avenaceum signifikant, nicht aber den mit anderen Arten. Die häufig als weniger aggressive Art F. avenaceum kann sich unter den im Rheinland vorherrschenden Bedingungen gut etablieren. Das war u.a. mit der rheinischen Fruchtfolge mit einem hohen Getreideanteil zu erklären, der das Auftreten von F. avenaceum fördert. Mais in der Fruchtfolge, auch wenn er nicht unmittelbar als Vorfrucht auftrat, stellte ein potentielles Risiko für Ähreninfektionen, insbesondere durch F. graminearum, dar. Schläge ohne Mais in der Fruchtfolge, die in Mais-Anbaugebieten lagen, waren dem Zuflug von F. graminearum-Sporen ausgesetzt. Dadurch wurde ebenfalls ein bedeutender Ährenbefall ausgelöst. o Nach Anwendung eines Wachstumsregulators oder einer um 40 kg/ha bzw. 60 kg/ha erhöhten Stickstoffgabe in Form einer Ammoniumnitrat-Harnstoff-Lösung nahm der Ährenbefall nur geringfügig zu. Witterungsbedingtes Lager führte im Jahr 2000 an einigen Standorten zu einer starken Befallszunahme; Pflanzen, die nicht mit einem Wachstumsregulator behandelt worden waren, wiesen in diesen Fällen einen um bis zu einem Drittel höheren Befall als kürzere, stärker gedüngte Pflanzen auf. Ein dichterer Pflanzenbestand schien das Auftreten von M. nivale und Fusarium spp. zu fördern. Dies kann durch ein verändertes Mikroklima im Bestand, das zu einer länger anhaltenden Feuchtigkeit führt, erklärt werden. o Die Stärke des Ährenbefalls war signifikant mit der Pflanzenlänge (r = -0,66) korreliert, nicht jedoch mit dem Abstand Fahnenblatt – Ähre. Die Dichte einer Ähre stand nicht im Zusammenhang mit der Zunahme des Fusarium-Befalls. o Zwischen dem Kornbefall und den Ertragsparametern ‚Tausendkorngewicht’ und ‚Flächenertrag’ traten für die untersuchten Sorten signifikante Korrelationen von durchschnittlich –0,82 bzw. –0,75 auf. o Die Sorten `Charger`, `Bandit`, `Rialto` und `Haven` waren im dreijährigen Vergleich gegenüber Ährenfusariosen am anfälligsten, `Hybnos`, `Convent` und `Residence` erwiesen sich als am wenigsten anfällig. Die Einstufung der Sorten auf Fusarium-Anfälligkeit wich teilweise von der ab, die durch das Bundessortenamt getroffen wurde. Dies war auf die unterschiedlichen Prüfbedingungen (Sprühinokulation, natürlicher Befallsdruck) zurückzuführen. o Eine ein- bzw. zweimalige Ährenbehandlung mit den Azol-Fungiziden Metconazol oder Metconazol und Tebuconazol reduzierte den Kornbefall mit Fusarium spp. in drei von vierzehn Versuchen signifikant; in vier Versuchen war der Befall nach einer ein- bzw. zweimaligen Ährenbehandlung dagegen erhöht, jedoch nicht signifikant. Erfolgt die Fungizidbehandlung in dem nur kurzen Zeitraum der Ähreninfektion zu einem zu frühen oder zu späten Termin, z.B. durch eine witterungsbedingte nicht optimal terminierte Ährenbehandlung, kann sich dieses befalls- und toxinfördernd auswirken. Eine zweimalige Behandlung war im Mittel nicht effektiver als eine einmalige Behandlung. Unter den im Rheinland vorherrschenden Bedingungen wurde eine selektive Wirkung von Metconazol und Tebuconazol gegenüber den Fusarium-Arten beobachtet. Besonders gegenüber F. graminearum, aber auch gegenüber F. culmorum war eine gute Wirkung vorhanden; das Auftreten von F. avenaceum, F. poae und F. tricinctum konnte dagegen nicht ausreichend bekämpft werden

Summary statistics for <i>Tribolium castaneum</i> transcriptome sequencing analysis.

<p>Summary statistics for <i>Tribolium castaneum</i> transcriptome sequencing analysis.</p

Transcripts with significant differential expression upon LPS-challenge in adult beetles.

<p>Transcripts with significant differential expression upon LPS-challenge in adult beetles.</p

Significance plot.

<p>The log2 fold change value of each gene is shown against its base mean value. Differentially expressed genes with statistically significant difference at 5% FDR are indicated by red coloring.</p

Comparison of RNA level estimation by our recent qRT-PCR analysis [12] and present transcriptome sequencing approach.

<p>Comparison of RNA level estimation by our recent qRT-PCR analysis <a href="http://www.plosone.org/article/info:doi/10.1371/journal.pone.0052004#pone.0052004-Altincicek1" target="_blank">[12]</a> and present transcriptome sequencing approach.</p