Kupferminimierungsstrategien für den ökologischen Kartoffelanbau

Im Mittelpunkt dieses BLE-geförderten Projekts steht die Regulierung der Kraut- und Knollenfäule (Phytophthora infestans) im ökologischen Kartoffelbau. Ziel ist es, Phytophthora-Infektionen zu vermeiden bzw. soweit zeitlich hinauszuzögern, dass eine direkte Behandlung des Pathogens in Häufigkeit und Mitteleinsatz reduziert werden kann. Ausgangspunkt für den Ansatz ist die Erkenntnis, dass die Phytophthora-Infektion bei Kartoffeln meistens von latent befallenem Pflanzgut ausgeht. Es werden Maßnahmen des Pflanzenschutzes entwickelt und geprüft, die diese latente Vorbelastung reduzieren und die Widerstandsfähigkeit der Kartoffel erhöhen sollen. Durch die Testung von kupferfreien Präparaten auf ihre Wirkung gegen P. infestans sollen Alternativen oder Ergänzungen zu kupferhaltigen Beizmitteln gefunden werden. Untersucht wird neben der Pflanzgutbeizung auch die Krautbehandlung mit alternativen Mitteln. Auch reduzierte Kupferformulierungen werden getestet. Die Erfolgskontrolle erfolgt durch Bonitierungen, Ertragsbestimmungen und Nachweis latenter Infektionen mittels PCR-Technik

Kupferminimierungs- und Vermeidungsstrategien für den ökologischen Kartoffelbau (Teilprojekt A: Maßnahmen zur Reduktion des Primärbefalls)

Die Kraut- und Knollenfäule der Kartoffel (Phytophthora infestans) kann im ökologischen Kartoffelanbau bislang nur durch die Anwendung von Kupfer-Präparaten effektiv bekämpft werden. Die Anreicherung im Boden und negative Auswirkungen auf andere Organismen machen eine Reduktion des Kupfereinsatzes erforderlich. Ausgangspunkt einer Phytophthora-Epidemie sind oft infizierte Pflanzknollen, von denen aus sich primäre Infektionsstellen bilden. Vom infizierten Kraut abgespülte Sporen infizieren die neuen Knollen und somit das Pflanzgut für die nächste Saison. Im Rahmen des Projektes sollten Wege zur Reduktion des Primärbefalls im ökologischen Kartoffelbau gefunden werden. In zahlreichen Laborversuchen wurden über 20 Präparate auf ihre Eignung als Kupferalternativen zur Blattbehandlung getestet. Hier konnten bei einigen Mitteln Wirkungsgrade ähnlich wie bei Kupferhydroxid erreicht werden, was an Einzelblättern sowie an ganzen, künstlich infizierten Pflanzen in Topfversuchen bestätigt wurde. Die wirksamsten Präparate (Chitosan, Knöterich, Süßholz, Schachtelhalm, und Zitrus, sowie ein Blattdünger mit niedrigem Kupfergehalt) wurden in Feldversuchen getestet. Süßholz, Chitosan, Schachtelhalm und der Kupferdünger zeigten in den Versuchen eine Wirkung gegen Blattbefall. Die Kombination von reduzierten Kupfermengen mit Alternativmitteln brachte in Abhängigkeit vom Befallsverlauf z.T. einen der Standard-Kupfermenge fast ebenbürtigen Bekämpfungserfolg. Auch Knollenbeizungen vor der Lagerung bzw. vor der Pflanzung können Schutz vor Phytophthora-Infektionen bieten. In Laborversuchen mit künstlich infizierten Knollen brachten viele Alternativmittel eine Erhöhung der Überlebensrate der Pflanzen, bzw. eine Verringerung der Fäule an gelagerten Knollen. Phosphonat, Chitosan und ein Hefe-Präparat zeigten die beste Wirkung. In Feldversuchen konnte eine Wirkung auf den Primärbefall noch nicht eindeutig nachgewiesen werden, jedoch zeigten 2012 die gebeizten Parzellen geringere Krautfäule-Befallsraten und 2014 deutlich verbesserte Auflaufraten. Zusammen mit weiteren ackerbaulichen und technischen Maßnahmen wie mechanischer oder thermischer Krautreduktion könnten Blattbehandlungen und Beizungen mit bestimmten alternativen Mittel im Austausch für oder in Ergänzung zu Kupfer Teil einer Krautfäule-Behandlungsstrategie für den ökologischen Kartoffelbau werden und so der angestrebten weiteren Reduktion der Kupfereinsatzmengen dienen

Eignung kupferfreier Blattbehandlungsmittel für die Bekämpfung der Krautfäule im ökologischen Kartoffelbau

Die Kraut- und Knollenfäule der Kartoffel (Phytophthora infestans) kann im ökologischen Kartoffelanbau bislang nur durch die Anwendung von Kupferpräparaten effektiv kontrolliert werden. Im Rahmen eines Projektes zur Reduzierung des Kupfereinsatzes wurden mögliche kupferfreie Alternativen zur Blattapplikation gegen Phytophthora-Befall identifiziert. Da infizierte Pflanzknollen Ausgangspunkt für Krautfäule-Epidemien sind, sollen die Mittel nicht nur das Ausmaß des Blattbefalls während der Saison verringern, sondern auch die Menge der in den Boden eingewaschenen und auf die neuen Knollen verfrachteten Phytophthora-Sporen. In Labor-, Gewächshaus- und Freilandversuchen wurden kommerzielle und nicht-kommerzielle Präparate auf ihre Eignung als Kupferalternativen getestet. Laborergebnisse mit künstlich infizierten Einzelblättern liegen für über 20 alternative Präparate vor. Hier konnten bei einigen Mitteln Wirkungsgrade im Bereich des Kupferpräparates erreicht werden. Diese Ergebnisse konnten auch in Topfversuchen an ganzen Pflanzen unter kontrollierten Bedingungen bestätigt werden. Daten aus Feldversuchen liegen bislang nur aus einer Saison und nicht für alle der nach Labortests besonders wirksamen Präparate vor

Evidence for the occurrence of natural hybridization in reed-associated Pythium species

A comparison of oomycete diversity in reed stands (Phragmites australis) of Lake Constance, Germany, and maize fields close by provided evidence for the occurrence of natural hybridization between Pythium phragmitis, a newly described reed pathogen, and an as-yet unknownPythiumspecies closely related to P. phragmitis and P. arrhenomanes. Internal transcribed spacer and ß-tubulin sequences of a large set of Pythium isolates from reeds showed dimorphic signals at several positions, indicative of a mixture of characters of two parent species. Involvement of P. phragmitis in the putative hybrid species was confirmed after cloning and sequencing of ITS regions and ß-tubulin genes of the hybrid isolates. Mitochondrially inherited coxII gene sequences did not show dimorphic sites and suggested that the hybridization event was relatively ancient, or that other species might be involved. Intermediate habitat preferences, morphological characters and aggressiveness towards reeds and other grasses confirmed the suggestion that these isolates comprise a natural hybrid between two Pythium species.Pythium arrhenomanes, likely to be involved in the putative hybrid s evolution, wasrepeatedly isolated from maize fields adjacent to P. phragmitis-infested reed stands. The interface between natural habitats with established oomycete communities and agricultural fields with potentially introduced pathogens might constitute an evolutionary hot-spot giving rise to new species with as-yet unknown host ranges. As indicated by inoculation tests, the hybrid was significantly more pathogenic towards reed rhizomes thanP. phragmitis, which caused no damage to these organs. This is apparently the first report of the occurrence of natural hybridization in Pythium

Pythium litorale sp. nov., a new species from the littoral of Lake Constance,Germany

A description is given of Pythium litorale sp. nov., a new species from reed stands in Germany. Pythium litorale was among the most abundant species when the oomycete community of littoral soils of Lake Constance was studied. It was consistently isolated from flooded as well as from drier reed sites. The species is characterized by subglobose, papillate and internally proliferating sporangia, globose hyphal swellings, the absence of oogonia in single culture and a high optimum growth temperature. It proved to be nonpathogenic to Phragmites australis, the predominating plant in the investigated sites. Molecular analysis of ribosomal DNA internal transcribed spacer regions placed Pythium litorale in a clade together with its closest relatives Pythium megacarpum, Pythium boreale, Pythium montanum and Pythium carbonicum. The generic status of this basal clade in Pythium is currently under discussion, as it possibly represents a separate genus that is distinct from Pythium, and shares several characteristics with Phytophthora

Widespread detection of Phytophthora taxon Salixsoil in the littoral zone of Lake Constance, Germany

An unnamed ITS clade 6 Phytophthora was frequently isolated from rhizosphere soil of reed (Phragmites australis) growing on the littoral zone of Lake Constance. The isolates closely resembled P. gonapodyides, having internally proliferating, non-papillate sporangia, a rather high temperature optimum for growth (30 C), and being sexually sterile. ITS sequence analysis revealed that they were identical to the as yet unnamed Phytophthora taxon Salixsoil, originally isolated from Salix roots in the UK and Alnus debris in Denmark. The taxon was readily isolated from permanently as well as occasionally flooded reed sites using standard baiting procedures, indicating a wide distribution in the Lake Constance littoral zone. In an in vitro leaf inoculation assay P. taxon Salixsoil proved to be more aggressive towards Salix alba than P. gonapodyides. The new taxon may be of significance as a root pathogen of woody plants in moist or flooded situations occurring in alluvial forest/plant communities. We propose that due to its close resemblance to P. gonapodyides the taxon might have passed unnoticed in the past, and possibly is much more widely distributed than previously recognised

Suitability of various copper-free leaf treatment products for the control of Phytophthora infestans in organic potato farming

Potato late blight (Phytophthora infestans) causes severe losses in potato yield and quality in organic production. Still, the disease can only be effectively controlled by the application of copper fungicides. Due to copper accumulation in the soil and expected detrimental effects on the environment and non-target organisms, a reduction in the usage of Cu fungicides is urgently required. Within the course of a project aiming at the reduction and avoidance of Cu in organic farming, trials were performed to investigate the efficacy of different Cu-free products for the control of P. infestans leaf infections, and to identify potential alternatives replacing or amending copper based fungicides in the future. We have tested several commercial and non-commercial organic products in in vitro leaf assays, potted plant assays and field trials. In total, 23 Cu-free alternative products were tested so far. In the detached leaf assay, leaves were inoculated after spray application of the product. A water agar plug kept the droplet of a sporangial suspension of P. infestans in place, ensuring equal infection pressure in all variants. Leaves were incubated at 15°C for 5 days and disease rated as the number of leaves and % leaf area affected. Potted plants grown from tubers or eye plugs were infected by spraying with a sporangial suspension after application of the product. Plants were incubated at 20°C for 7 days, with plastic bags over the plants for the first 48 hrs. Disease was rated as the number of leaves and % leaf area affected. Only few of the substances tested in our laboratory assays proved to be effective against Phytophthora leaf infections. Among the most promising in the leaf test were chitosan, a knotweed product, a fertilizer with low Cu content, a liquorice, a horsetail and a citrus test product. Some of these products were almost as effective as the Cu control with regard to infection incidence and severity. All of these products were also effective in the growth chamber test with potted potato plants, where they could significantly reduce infection rates of the plants. In addition to the lab assays described above, field tests were performed with a selection of Cu-free leaf treatment products in 2012 (Bacillus subtilis, chitosan and citrus) and 2014 (citrus, horsetail, chitosan, liquorice, Cu fertilizer and knotweed). The field trials showed that even products that provided good protection in the lab were not necessarily effective under field conditions, but also highlighted the potential of some of the products as substitutes or amendments to copper fungicides. Chitosan, the liquorice and the horsetail test products together with the Cu fertilizer in particular might become part of a management strategy to reduce the extent of leaf infections and thus to minimise the deposition of sporangial inoculum on the soil surface and the potato crop in organic farming

Flooding events and rising water temperatures increase the significance of the reed pathogen Pythium phragmitis as a contributing factor in the decline of Phragmites australis

Pythium species are economically significant soilborne plant pathogens with worldwide distribution, causing seedling damping-off or root rot diseases. Pythium phragmitis is a newly described pathogen of common reed (Phragmites australis), widespread in the reed-belt of Lake Constance, Germany. It is highly aggressive towards reed leaves and seedlings, but obviously does not affect roots. Inthe context of reed decline phenomena, P. phragmitis infection of reed inundated during flooding events may be of particular significance. We could show that flooding itself is not necessarily detrimental for reed plants. In the presence of the pathogen, however, most submerged leaves and plants were killed within several weeks. Clipped plants did not show regrowth in the Pythium infested treatments. Significant losses in assimilating leaf area of reeds could, thus, be the result of Pythium infection rather than of flooding alone. Therefore, we suggest that the combination of extended flooding and the presence of P. phragmitis might considerably contribute to reed decline at Lake Constance. In parallel, we could show that pathogenicity and spread of this species are considerably favoured by rising temperatures. Since an increase in average water temperature has been found for Lake Constance, we propose that P. phragmitis could be an important factor in the dieback of reed stands likely to be promoted by predicted climate change phenomena