Strategien zur Regulierung des Steinbrandes - Teilprojekt A: Strategien zur Regulierung des Steinbrandes (Tilletia caries) und des Zwergsteinbrandes (T. controversa) unter besonderer Berücksichtigung der Resistenz

In Feldversuchen wurden 30 Winterweizensorten an fünf verschiedenen Standorten auf ihre natürliche Resistenz gegenüber Steinbrand/Zwergsteinbrand untersucht. Dabei zeigten die Sorten/Zuchtlinien Stava, Tambor, Magnifik, SW 51136, Tommi, Tarso, Tataros, Jakobi, Korund, Pegassos, Toronto und Cardos eine Resistenz/Teilresistenz gegenüber Tilletia caries und/oder T. controversa. Ein Einfluß der Sporenherkunft auf das Resistenzverhalten der Sorten schien in einigen Fällen gegeben zu sein. Parallel wurde ein System zur Frühdiagnose des Befalls mit Hilfe eines immunologischen Nachweises über ELISA standardisiert und an ausgewählten Weizensorten angewandt. Bei Untersuchungen des Vegetationspunktes im Stadium EC 20 konnte an je 45 Einzelpflanzen eine gute Übereinstimmung zwischen Pilzgehalt in der Pflanze und Resistenzgrad gefunden werden. Damit sind die bisherigen Ergebnisse zur immunologischen Charakterisierung der Resistenz erfolgversprechend. Die Eignung von Blattchlorosen zur Vorhersage des Steinbrandbefalls wurde an einem Feldstandort (Bad Vilbel) und unter kontrollierten Bedingungen bis zum Stadium EC 20 überprüft. Dabei zeigte sich, dass der Zusammenhang zwischen Blattsymptom und Ährensymptom sortenabhängig ist. Die Erfassung der Frühsymptome eignet sich damit nicht generell zur Charakterisierung der Resistenz. Für die Mittelprüfung ist diese Form der Frühdiagnose mit ausgewählten Sorten jedoch weiterhin empfehlenswert. Die Pilzentwicklung und Verteilung wurde in der wachsenden Pflanze an ausgewählten Sorten mit verschiedenen Verfahren beschrieben. Der quantitative Pilznachweis über den ELISA deutet auf einen Pilzgehalt von >5 ng/gFGml in der Ährenanlage (EC 31) als nötige Menge zur Induktion der Brandähre hin. Die Ergebnisse von Untersuchungen an ausgewählten Sorten mit verminderter Anfälligkeit lassen Resistenzmechanismen in verschiedenen Stadien vermuten

Untersuchung von Saatgutbehandlungsmitteln / Resistenzinduktoren mit Wirksamkeit gegen Gersten- und Weizenflugbrand (Ustilago nuda var. nuda u. U. nuda var. tritici)

Ziel dieses Projektes war es, alternative Saatgutbehandlungsmittel mit systemisch-fungizider oder resistenzinduzierender Wirkung gegen Ustilago nuda zu finden. Es wurden Pflanzenstärkungsmittel, Resistenzinduktoren, Pflanzenextrakte und Mikroorganismen als Samenbehandlung erprobt. Unter kontrollierten Bedingungen konnte an der Weizensorte Apogee eine Wirksamkeit von 30 bis 60 % in der Gruppe der Pflanzenextrakte gefunden werden: Bei den Pflanzenstärkungsmitteln erzielte „EnviRepel“ eine Wirksamkeit von 41,96 % und das Pseudomonas-Präparat „Pro Radix“ 69,70 %. Aus der Gruppe der mikrobiellen Antagonisten konnten neben einem Pilzisolat ausschließlich Trichoderma-Isolate erhöhte Wirksamkeiten bis zu 65 % erreichen. Bei wiederholter Testung war die Wirksamkeit allerdings nicht konsistent. In einem Feldversuch an Sommergerste ließ sich bei den Extrakten von Beinwell, Bärenklau, Stechapfel und Beifuß eine Wirksamkeit zwar tendenziell bestätigen, allerdings war der Wirkungsgrad mit 30% zu gering für die Anwendung in der Praxis. Nach den vorliegenden Erfahrungen scheint eine Beschränkung auf die Samenbehandlung nicht sinnvoll. Eine zusätzliche Behandlung zu einem späteren Entwicklungszeitpunkt (Keimlingsstadium) könnte eventuell die Wirksamkeit steigern. Eine weitere Strategie wäre es, die Infektion durch Mittelapplikation während der Blütezeit zu verhindern. Zudem wurde ein immunologischen Frühdiagnossystem über ELISA weiterentwickelt und standardisiert. Dabei konnte infiziertes Saatgut eindeutig von gesundem Saatgut unterschieden werden. Bei Untersuchungen junger Pflanzen konnte der Flugbranderreger in den Stadien EC 14 und EC 30 nicht nur im Vegetationspunkt, sondern auch in den Knoten der Haupt- und Seitentriebe nachgewiesen werden. Eine hinreichend exakte Vorhersage des späteren Ährenbefalls konnte allerdings weder durch ELISA-Messungen von bis zu 100 Einzelkörnern noch durch Untersuchungen des Sprossansatzes oder der Knoten von Jungpflanzen getroffen werden. Hier wären weitere Optimierungen der Methodik nötig

Saatgutgesundheit im ökologischen Landbau – Schwerpunkt Weizensteinbrand (Tilletia caries)

Im ökologischen Landbau sind Arbeiten, die zur Erzeugung gesunden Saatgutes oder zur Sanierung infizierten Saatgutes beitragen, gegenwärtig von besonderer Relevanz. Das Auftreten samenbürtiger Krankheiten kann auch bei Einhaltung aller für einen hohen Herkunftswert wesentlichen acker- und pflanzenbaulichen Faktoren nicht immer verhindert werden. Die Kontrolle der Krankheiten durch eine Kombination indirekter und direkter Maßnahmen ist deshalb ein Forschungsschwerpunkt. Die hier beschriebenen Arbeiten konzentrieren sich auf die im ökologischen Getreidebau wichtigste Krankheit, den Weizensteinbrand (Tilletia caries). Untersuchungen zur Sortenanfälligkeit, zur Ermittlung von Befallstoleranzgrenzen sowie zu direkten Bekämpfungsmaßnahmen wurden durchgeführt. Entsprechend dem Grundsatz des ökologischen Landbaus, auf die Anwendung chemischsynthetischer Mittel zu verzichten, wurden alternative, d. h. physikalische und biologische Verfahren der Saatgutbehandlung hinsichtlich ihrer Wirksamkeit und Anwendbarkeit untersucht. Die Untersuchungen zur Sortenanfälligkeit wurden mit 25 zugelassenen Sorten und fünf Zuchtlinien an fünf verschiedenen Standorten nach künstlicher Infektion des Saatgutes mit vom jeweiligen Standort stammenden Tilletia-Sporen (0,2 %ig,w/w) durchgeführt. Dabei erwiesen sich die Sorten / Zuchtlinien 'Tommi', 'Tambor', 'Tarso', 'Tataros', 'Cardos', 'Korund', 'Stava', 'Magnifik', 'SW 51136' und 'Jakobi' als tolerant bis gering anfällig gegenüber T. caries. Bei einigen Sorten wurden an den verschiedenen Standorten unterschiedliche Ergebnisse erzielt. Zur Ermittlung der Befallstoleranzen und der Wirkung ausgewählter Behandlungen wurden an fünf Standorten Feldversuche mit jeweils drei unterschiedlich anfälligen Sorten ('Ökostar', 'Aron', 'Batis'), drei Inokulationsstufen (20, 100, 1.000 Sporen / Korn; Sporen einer Herkunft) und zwei Behandlungen (Heißwasser, Tillecur) angelegt. Die Auszählung des Bestandes im Frühjahr ergab starke Auswinterungsschäden bis zum völligen Ausfall der Sorten 'Aron' und 'Batis' an einem Standort. Der Steinbrandbefall war insgesamt gering, aber in Abhängigkeit vom Aussaattermin und der Witterung an den einzelnen Standorten unterschiedlich hoch. Die Unterschiede zwischen den Inokulationsstufen und den Sorten waren deutlich sichtbar. Bei den Sorten 'Ökostar' und 'Batis' waren schon in der niedrigsten Stufe, bei 'Aron' erst ab 1.000 Sporen / Korn befallene Ähren vorhanden. In den Tillecur-behandelten Varianten waren an allen Standorten nahezu keine Brandähren nachzuweisen, die Heißwasserbehandlung zeigte eine etwas geringere Wirkung. Die neu zugelassene Sorte 'Ökostar' erwies sich in diesen Versuchen als hoch anfällig für Steinbrand. Vorläufige Schwellenwerte können abgeleitet werden. Danach ist bei anfälligen Sorten bereits bei einer sehr geringen Kontamination von 5-10 Sporen / Korn eine Behandlung durchzuführen, geringer anfällige Sorten sind ab 1.000 Sporen / Korn zu behandeln. Alle Ergebnisse bedürfen der Bestätigung in einem weiteren Versuchsjahr

Charakterisierung der Resistenz von Winterweizensorten gegenüber Steinbrand (Tilletia caries)

Attack with common bunt (Tilletia caries) is a potential threat to wheat production in organic farming. The situation may even become worse if (in agreement with EU-legislation) only organically produced seed is used in organic farming. The targeted use of resistant varieties could be a way to alleviate the problem. However, knowledge regarding bunt resistance of wheat varieties on the one hand and aggressiveness in populations of the bunt pathogen on the other hand is still insufficient. In the frame of a federal research programme for organic farming (BÖL),30 winter wheat varieties and breeding lines were studied at five different locations using spores of local origin in order to assess the natural level of resistance (WÄCHTER et al. 2004). In addition, the different spore accessions were analysed with a set of differential varieties supplied by B. Goates (USDA-ARS, Aberdeen, ID). Since the impact of bunt is only obvious after ear appearance, utilization of early (leaf) symptoms (KOCH & SPIESS, 2002) and immunological detection of T. caries in planta with an enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) (EIBEL 2002) were evaluated as diagnostic tools to characterise the level of resistance

Untersuchungen zur Wirkung alternativer Saatgutbehandlungen gegen Auflaufschaderreger in Getreide

Since all plant material used for organic farming should have been produced under organic farming conditions, and due to the generally occurring expansion of organic agriculture, the significance of healthy seed in organic farming is increasing. In a joint research project (2004-2006) the currently available as well as some promising methods and substances were tested and evaluated for their use in practice. Results of investigations concerning the control of pathogens affecting field emergence of rye and wheat by different natural products and physi-cal methods are presented. It has been proved that hot water treatment as well as several plant strengthening products (Tillecur®, LEBERMOOSER, Milsana®) and microbial products (Serenade, Cerall) can improve the field emergence and the development of the plants

Stand der Bekämpfung von Brandkrankheiten im ökologischen Getreidebau

With the aim to evaluate the effectiveness of techniques and measures for control of cereal bunts and smuts in organic farming systems, field trials were carried out in multiple locations from 2004 to 2006. The relevant fungal diseases included in the trials were common bunt (Tilletia tritici), dwarf bunt (T. controversa), loose smut (Usti-lago tritici, U. nuda), covered smut (U. hordei) and black loose smut (U. avenae). The following treatments were found to be effective. Common bunt: different physical methods, Tillecur, acetic acid. Loose smut of barley and wheat: warm and hot water treatment, seed treatment with ethanol (more trials needed). Covered smut of barley: warm water treatment, ethanol, Lebermooser. Loose smut of oats: hot water treat-ment, ethanol. Field resistant varieties are available (although in some cases only in limited number) for common bunt, loose smut of wheat and barley and covered smut. The status of varietal resistance against dwarf bunt is only insufficiently known. In case of black loose smut research on resistant varieties is currently being conducted

Charakterisierung der Resistenz von Winterweizensorten und -zuchtlinien gegenüber Steinbrand (Tilletia tritici) und Zwergsteinbrand (T. controversa)

Ziel der hier vorliegenden Untersuchung ist es, einen Beitrag zur Frage der Nutzung von Sortenresistenzen gegen Steinbrand und Zwergsteinbrand im Ökologischen Landbau zu leisten. Dafür wurden in der Vegetationsperiode 2002/03 an fünf Standorten in Deutschland Feldversuche zur Anfälligkeit von 30 Winterweizensorten und -zuchtlinien gegen Steinbrand durchgeführt. Für die Inokulation wurden (mit einer Ausnahme) Sporen vom jeweiligen Standort verwendet. Der an den fünf Standorten beobachtete Höchstbefall variierte zwischen 35 und 87 %. Abhängig vom Standort blieben unter diesen Bedingungen ein Drittel bis zwei Drittel der Sorten unter einem Befall von 20 %. Zu den Sorten mit geringem Befall zählten Magnifik, Stava, Tambor, Tommi und Tarso, sowie der Zuchtstamm SW 51136. Im Folgejahr wurden die Versuche mit den Sorten Altos, Ataro, Korund, Tataros und Tommi wiederholt. Bei einem allgemein sehr hohen Befall hatte nur die Sorte Tommi an allen Standorten einen ähnlich geringen Befall wie im Vorjahr. Gegenüber dem Zwergsteinbrand (geprüft 2002/03 an einem Standort) blieb bei einem Höchstbefall von 16 % (anfällige Referenzsorte Jubilar) ca. ein Viertel der 30 Sorten unter einem Befall von 2 %. In der Mehrzahl handelte es sich um die gleichen Sorten, die sich auch schon als widerstandsfähig gegen den Steinbrand erwiesen hatten. Bei der Versuchswiederholung in 2003/04 hatten aber die ausgewählten Sorten (Ataro, Toronto, Tommi, Pegassos und Tarso) einen Befall zwischen 5 und 12 % (Jubilar: 30 %). Weiterhin wurde das Virulenzspektrum von fünf geographisch unterschiedlichen Sporenherkünften von T. tritici vergleichend an einem Standort mit Hilfe des Differentialsortimentes nach GOATES (1996) analysiert. Alle Sporenherkünfte waren für die Resistenzgene Bt 2 und Bt 7 virulent, aber avirulent gegenüber Bt 4, Bt 5, Bt 6, Bt 8, Bt 10, Bt 11, Bt 12, Bt 14 und PI 173437. Linien mit Bt 1, Bt 3, Bt 9, Bt 13 und Bt 15 waren in der Lage, die untersuchten Sporenherkünfte zu differenzieren

Vascularization, High-Volume Solution Flow, and Localized Roles for Enzymes of Sucrose Metabolism during Tumorigenesis by Agrobacterium tumefaciens

Vascular differentiation and epidermal disruption are associated with establishment of tumors induced by Agrobacterium tumefaciens. Here, we address the relationship of these processes to the redirection of nutrient-bearing water flow and carbohydrate delivery for tumor growth within the castor bean (Ricinus communis) host. Treatment with aminoethoxyvinyl-glycine showed that vascular differentiation and epidermal disruption were central to ethylene-dependent tumor establishment. CO(2) release paralleled tumor growth, but water flow increased dramatically during the first 3 weeks. However, tumor water loss contributed little to water flow to host shoots. Tumor water loss was followed by accumulation of the osmoprotectants, sucrose (Suc) and proline, in the tumor periphery, shifting hexose-to-Suc balance in favor of sugar signals for maturation and desiccation tolerance. Concurrent activities and sites of action for enzymes of Suc metabolism changed: Vacuolar invertase predominated during initial import of Suc into the symplastic continuum, corresponding to hexose concentrations in expanding tumors. Later, Suc synthase (SuSy) and cell wall invertase rose in the tumor periphery to modulate both Suc accumulation and descending turgor for import by metabolization. Sites of abscisic acid immunolocalization correlated with both central vacuolar invertase and peripheral cell wall invertase. Vascular roles were indicated by SuSy immunolocalization in xylem parenchyma for inorganic nutrient uptake and in phloem, where resolution allowed SuSy identification in sieve elements and companion cells, which has widespread implications for SuSy function in transport. Together, data indicate key roles for ethylene-dependent vascularization and cuticular disruption in the redirection of water flow and carbohydrate transport for successful tumor establishment