Das Projekt "Teilvorhaben 4: Genetik der Esche" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerisches Amt für Waldgenetik (AWG) durchgeführt. Die Degeneration der Eschen wird meist auf den Erreger des Eschentriebsterbens Hymenoscyphus fraxineus reduziert. Da viele Faktoren den Gesundheitszustand der Eschen beeinflussen, müssen umfangreiche Erkenntnisse zu den einzelnen sowie zur Interaktion dieser Stressfaktoren generiert werden. Virusinfektionen nehmen hierbei eine besondere Stellung ein. Viren an Waldbäumen und deren Interaktion mit pilzlichen Pathogenen, wie dem des Eschentriebsterbens sind bislang unzureichend erforscht. Das Ziel des Teilvorhabens ist die Erfassung der Genetik der Esche im Zusammenhang mit der Virenausstattung und dem Eschentriebsterben. Die genetische Ausstattung resistenter Eschen gegenüber dem Erreger des Eschentriebsterbens wird im Projekt FraxGen intensiv erforscht. Die genetischen Grundlagen in Bezug auf Virusinfektionen an Bäumen werden dabei nicht berücksichtigt. Genomische Ressourcen für die Esche sind bereits zahlreich vorhanden. Daher ist die Suche nach Genen, die in Zusammenhang mit der Virusabwehr stehen, durchaus erfolgversprechend. Im Zuge der Untersuchung zum Vorkommen des Viroms in Eschen ist die Klärung der generativen Weitergabe der Viren ein entscheidender Aspekt. Dazu sollen einerseits Samen als auch Sämlinge getestet werden. Ziel ist die Beantwortung der Frage, ob die Viren über den Samen und/oder den Pollen übertragen werden können. Elternschaftsanalysen auf den ausgewählten Flächen leisten hier einen wichtigen Beitrag.
Das Eschentriebsterben – Hauptfruchtform __Hymenoscyphus fraxineus__, Nebenfruchtform __Chalara fraxinea__ synonym __Hymenoscyphus pseudoalbidus__ (Falsches Weißes Stengelbecherchen) kommt im Stadtgebiet nur in waldähnlichen Strukturen vor, bislang nicht an Straßenstandorten. Ursprünglich stammt der Pilz aus Asien, wurde in Europa (Ostpolen, Baltikum) ab 1994 und in Deutschland ab 2002 nachgewiesen. Es gibt deutliche Unterschiede in der Anfälligkeit einzelner Eschenarten. So zeigt besonders die heimische Esche __Fraxinus excelsior__ eine hohe Anfälligkeit gegenüber des Erregers. Die Infektion erfolgt, ausgehend vom zersetzten Laub, über die Blätter, Blattstiele und Knospen und verursacht Blattwelken, Nekrosen und Verfärbungen an Trieben und Triebwelken. In der Folge können Stammfußnekrosen und Wurzel- und Stammfäuleerreger (u.a. Hallimasch, Samtfußrübling, Vielgestaltige Holzkeule) auftreten. Direkte Gegenmaßnahmen sind nicht möglich. Um Folgebesiedlungen (u.a. Borkenkäfer) zu vermeiden, ist es zu empfehlen, abgestorbene Bäume aus den Beständen zu entfernen. Bei Nachweis der Erkrankung kann durch die Beseitigung des Falllaubes der Infektionsdruck reduziert werden. Weitere Informationen zum Eschentriebsterben
Das Projekt "Teilvorhaben 8: Innovative RNA Interferenz (RNAi)-vermittelte Bekämpfung von H. fraxineus, dem Erreger des Eschentriebsterbens" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RLP AgroScience GmbH durchgeführt. Doppelsträngige (ds)RNA-Moleküle lösen RNA-Silencing, sog. RNA-Interferenz (RNAi), aus. Dies ist ein konservierter Mechanismus, der eine entscheidende Rolle bei Wachstum, Entwicklung, Wirtsabwehr von Pathogene und Transposon-Inaktivierung in Pflanzen, Pilzen und Tieren spielt. Ein wichtiges Merkmal von RNAi ist die Verarbeitung von dsRNA zu kleinen interferierenden RNAs (siRNAs) durch die Aktivität von DICER (Dcr) bzw. in Pflanzen DICER-LIKE Enzymen (DCL). Die siRNAs werden dann in einen RNA-induzierten Silencing-Komplex (RISC) integriert, um den Abbau von komplementärer Ziel-RNA zu steuern. DsRNAs, die extern in Pflanzenzellen eingeschleust werden, werden ebenfalls von DCLs abgebaut, was zur Anhäufung von siRNAs führt, die dann den Abbau homologer RNA (Taget-RNA) bewirken. Da dsRNAs in vitro hergestellt und angewendet werden können, lassen sie sich so entwerfen, dass sie auf eine bestimmte Sequenz abzielen. Somit wird dsRNA mit einer Sequenzhomologie zu einem essentiellen Gen eines Pathogens zur Zerstörung des jeweiligen Transkripts führen, was die Vermehrung und das Überleben des betreffenden Pathogens beeinträchtigt. Wir beabsichtigen daher, dsRNA-Moleküle zu designen, die über Sequenzhomologie lebensnotwendige Gene von H. fraxineus stilllegen, und damit die Infektion zum Stillstand bringen. Aus den Transkriptomdaten, die von uns selbst erzeugt, bzw. die von Konsortialpartnern bereitgestellt werden, können die Sequenzen lebensnotwendiger Gene von H. fraxineus identifiziert werden Diese dsRNA-Moleküle sollen mit der von uns entwickelten Stamminjektion in infizierte Eschensämlinge, die im Rahmen des Verbundes zur Verfügung gestellt werden, eingebracht und ihre Wirksamkeit überprüft werden. Wir konnten bereits zeigen, dass nach Stamminjektion die verwendeten RNA-Moleküle effizient aufgenommen und systemisch in den betreffenden Pflanzen transportiert werden, daher scheint diese Applikationsmethode für die Bekämpfung von H. fraxineus besonders geeignet.
Das Projekt "Demonstrationsprojekt Erhalt der Gemeinen Esche (FraxForFuture): Phytopathologie (FraxPath)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Nordwestdeutsche Forstliche Versuchsanstalt durchgeführt. Eine wichtige Rolle bei der Mortalität von Eschen spielen Stammfußnekrosen. Sie treten häufig bei an Eschentriebsterben erkrankten Bäumen auf. Die Ätiologie der Stammfußnekrosen ist bis heute nicht vollständig geklärt. Auch der Erreger H. fraxineus selbst, kann sie primär verursachen.
Das Projekt "Teilvorhaben 7: Bekämpfung des Eschentriebsterbens mit Hilfe natürlich vorkommender hypovirulenter Viren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Institut für Pflanzenwissenschaften und Mikrobiologie - Molekulare Phytopathologie durchgeführt. Der Erreger Hymenoscyphus fraxineus bedroht den Bestand der heimischen Esche, was Auswirkungen auf die Holzwirtschaft und das ökologische Gleichgewicht in den Beständen verursacht. Neben der Züchtung von toleranten und resistenten Varietäten sind aber auch Möglichkeiten zur direkten Bekämpfung denkbar. So können Viren die Infektiosität von Pilzen herabsetzen, was als Hypovirulenz bezeichnet wird. Ein Hypovirulenz verursachendes Virus ist in Europa bei der Bekämpfung des Erregers des Kastanienrindenkrebses, Cryphonectria parasitica, bereits erfolgreich im Einsatz. Solch ein Gentechnik-freies System kann neben einer direkten Anwendung zur Verminderung von infektiösem Inokulum auch als Agens zur Induktion von Resistenzen auf epigenetischer Basis eingesetzt werden. Durch die Art der viralen Transmission ist eine unkontrollierte Ausbreitung in andere Arten nicht gegeben, wodurch das System auf die Virus-infizierte Art beschränkt bleibt. Ein hypovirulenter Pilzstamm gibt darüber hinaus wertvolle Informationen über die Infektionsmechanismen, die die Daten weiterer Teilprojekte ergänzen. Im beantragten Teilprojekt werden im Ökosystem natürlich vorkommende Viren gesucht, die im Erreger H. fraxineus eine Hypovirulenz auslösen. Die Viren sollen speziell in solchen Pilzisolaten gesucht werden, die von Bäumen mit verringertem Befall isoliert wurden. Um die Chance des Auffindens von Hypovirulenz verursachenden Viren deutlich zu erhöhen, sollen Viren zusätzlich aus verwandten heimischen Arten innerhalb der Familie der Heliotales isoliert werden. Die Vorgehensweise garantiert, dass keine neuen, sondern nur im Ökosystem natürlich vorkommende Erreger eingesetzt werden. Zur Bestimmung von Virus-basierter Hypovirulenz werden Referenzstämme mit bekannter Infektiosität transfiziert. Die Infektiosität wird in einem Biotest an Eschensämlingen in Kooperation mit anderen Teilprojekten bestimmt.
Das Projekt "Teilvorhaben 3: Molekulares Monitoring von H. fraxineus" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Nutztierwissenschaften, Fachgebiet Integrative Infektionsbiologie Nutzpflanze - Nutztier (460k) durchgeführt. Das Verbundvorhaben FraxVir stellt die Abschätzung der Bedeutung von Virosen für das Eschentriebsterben mit vier Teilvorhaben in den Mittelpunkt der Forschung. Zu diesem Zweck werden in drei Teilvorhaben des Verbundprojektes die Virusvielfalt charakterisiert, abiotische Stressfaktoren und Krankheitssymptome erfasst und Assoziationen mit der Genetik bei Fraxinus excelsior untersucht. Entscheidend für die Interpretation der Ergebnisse ist die Bestätigung des Vorliegens oder der Abwesenheit des Erregers. Diese Aufgabe übernimmt das Teilprojekt zum molekularen Monitoring des Erregers des Eschentriebsterbens H. fraxineus an der Universität Hohenheim. Koordinierte Probennahmen in den Beständen, an selektierten Einzelbäumen und von Umweltproben stellen die Basis zum Erfassen des Pathogens dar. Mit Hilfe der molekularen Diagnostik wird der Pathogendruck durch H. fraxineus erfasst. Innerhalb der Arbeitspakete werden vorliegende Verfahren in der molekularen Diagnostik verfeinert und weiterentwickelt. Die Arbeiten umfassen den qualitativen und quantitativen Nachweis von DNA- und RNA-Markern des Pathogens in Trieb, Streu und Rhizosphäre. Die diagnostischen Methoden werden ebenso wie die Nachweisergebnisse der wissenschaftlichen Gemeinschaft kurzfristig zur Verfügung gestellt. Die drei Arbeitspakete im Teilprojekt werden in enger Absprache mit den vier Partnerinstitutionen umgesetzt, um eine multifaktorielle Analyse zu ermöglichen und maximale Synergieeffekte zu erzielen.
Das Projekt "Teilvorhaben 4: Ätiologie, Diversität und Populationsstruktur von Pilzen in der Rhizosphäre - bodenbürtige Infektionen von H. fraxineus" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kassel, Institut für Biologie, Fachgebiet Ökologie durchgeführt. Die Europäische Esche Fraxinus excelsior wird durch den Schlauchpilz Hymenoscyphus fraxineus in ihrer Existenz bedroht. Neben der typischen Symptomatik des Eschentriebsterbens treten vielerorts vermehrt Stammfußnekrosen auf und intensivieren die Schäden an den betroffenen Bäumen um ein Vielfaches. Zahlreiche andere pilzliche Schaderreger wurden aus Stammfußnekrosen bereits nachgewiesen. Das Ziel des Vorhabens liegt in der eingehenden Erfassung und Identifikation von Pilzarten, die mit den basalen Gewebeschädigungen assoziiert, bzw. in der Rhizosphäre lokalisiert sind. Hierzu werden Holzproben vorwiegend aus den Randbereichen der Stammfußnekrosen entnommen und die darin vorhandenen Pilzarten in Reinkultur isoliert. Von jedem Morphotyp wird DNA extrahiert und analysiert. Das Mykobiom der Rhizosphäre wird mittels Marker-DNA-Sequenzen detektiert. In Voruntersuchungen wurden neben Saprobionten und Endophyten auch eine Reihe von pflanzenpathogenen Pilzarten meist oberflächennah isoliert. In hoher Frequenz traten Botyrosphaeria stevensii und Nectriaceae wie etwa Neonectria punicea und Vertreter des artenreichen Fusarium solani Spezies Komplex auf. Letzterer ist im forstlichen Kontext erst in Grundzügen untersucht und beschrieben worden. Weiterhin soll die inhärente Rolle von H. fraxineus an Stammfußnekrosen sowie der Rhizosphäre erforscht werden. H. fraxineus stellte sich als dominante Komponente des Mykobioms von Stammfußnekrosen heraus. Bis zu sechs H. fraxineus-Stämme wurden bereits vom Antragsteller in einer Nekrose gefunden. H. fraxineus-Stämme sollen deshalb mittels Mikrosatellitendaten ermittelt werden. Die aus der Rhizospäre isolierten Pilzarten sollen in Antagonistenversuchen H. fraxineus gegenübergestellt werden. Schließlich sind die detektierten Pilzarten mit den abiotischen Parametern zu korrelieren. Die genaue Kenntnis der Funktion des Mykobioms des Stammfußes und der Rhizosphäre eröffnet Handlungsmöglichkeiten für die Förderung resistenterer Eschen.
Das Projekt "Teilvorhaben 6: Sekundärmetabolite von H. fraxineus und seiner Antagonisten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Braunschweig, Institut für Mikrobiologie durchgeführt. Naturstoffe sind chemisch vielfältige Metaboliten und vermitteln oft Interaktionen zwischen Organismen. Hauptziel des Unterprojekts ist die Identifizierung der Sekundärmetaboliten, auf denen die metabolischen Interaktionen zwischen Esche und H. fraxineus beruhen, sowie solche, die in den Interaktionen zwischen dem Pathogen und den konkurrierenden epi- und endophytischen Bakterien und Pilzen involviert sind. Weitere mögliche Virulenzfaktoren des Pathogens H. fraxineus sollen zusätzlich zu den bekannten Phytotoxinen Viridiol und 3,4-Dimethylpentan-4-olid identifiziert werden. Weiterhin soll untersucht werden mit welchen Sekundärmetaboliten H. fraxineus die Zusammensetzung der endophytischen Populationen beeinflusst. Durch Cokultivierung diverser Epi- und Endophyten und H. fraxineus werden weitere Stämme mit inhibitorischem Potenzial gegenüber dem Erreger entdeckt. Isolate, Kulturextrakte und Reinsubstanzen der Epi- und Endophyten werden auf die Hemmung von H. fraxineus und andere antibiotische Aktivitäten getestet. Für in planta Experimente werden Stämme, Extrakte und daraus isolierte Reinsubstanzen TP 3.3 zur Verfügung gestellt. Um Schlüsselverbindungen zu identifizieren, erfolgt zunächst eine Kultivierung und Extrakt-Herstellung der von TP 3.4, 3.5 und 3.9 bereitgestellten Stämme. Anschließend werden Reinsubstanzen mittels diverser chromatographischer Verfahren bioaktivitätsgeleitet isoliert, was eine Identifikation bereits bekannter bzw. Strukturaufklärung neuer Metaboliten mittels Kernresonanzspektroskopie und Massenspektrometrie ermöglicht. Die taxonomische Einordnung antagonistisch wirksamer Stämme und Charakterisierung ihrer Sekundärstoffbildungsprofile erlaubt dabei den Ausschluss von Mykotoxinproduzenten. Dieser ist eine Voraussetzung für die Entwicklung von ausgewählten Stämmen als biologische Kontrollagenzien. Erfolgversprechende antagonistisch wirksame Endophyten werden ferner biotechnologisch optimiert.
Das Projekt "Teilvorhaben 9: Optimierung der Mikrobiota vitaler Eschen-Genotypen zur Erhöhung der Widerstandsfähigkeit gegenüber H. fraxineus" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V. - Programmbereich 1 Landschaftsprozesse - Arbeitsgruppe Mikrobielle Biogeochemie durchgeführt. Die Bekämpfung des Eschentriebsterbens erfolgt derzeit durch die Entnahme befallener Bäume, sowie durch die Markierung, Beobachtung und Auslese symptomfreier Einzelbäume zum Aufbau von Samenplantagen mit vitalen Pflanzen. Eine sinnvolle und möglicherweise synergistisch wirkende Ergänzung dieser Maßnahmen besteht in der biologischen Kontrolle der Erkrankung durch mikrobielle Antagonisten, die den Schaderreger direkt hemmen oder durch Konkurrenz unterdrücken. In einem laufenden FNR Projekt (Frax-ProMic) konnten spezifische Bakterien- und Pilzgruppen in der Mikrobiota widerstandsfähiger Eschen nachgewiesen werden. Isolate dieser Taxa stellen erfolgversprechende Kandidaten zur Ausprägung einer Kolonisierungsresistenz dar. Darüber hinaus wurden in vitro antagonistische Isolate mit deutlich wachstumshemmenden Effekten gegenüber H. fraxineus identifiziert. Nach der in planta Prüfung unter Gewächshausbedingungen sollen wirksame antagonistische Isolate und mikrobielle Konsortien zur Verfügung gestellt werden. Ziel des geplanten Projektes ist es, unter Nutzung dieses Materials die Mikrobiota von Eschen im Freiland so zu beeinflussen, dass die Widerstandsfähigkeit gegenüber dem Pathogen erhöht wird. Durch die Verwendung selektierter widerstandsfähiger Eschen-Genotypen (Zusammenarbeit mit dem Verbund FraxGen) soll die Wirkung über synergistische Effekte optimiert werden. Nach der Entwicklung stammspezifischer real-time PCR-Systeme soll die erfolgreiche und langfristige Etablierung der Inokulationsstämme nachgewiesen und auch ihre Wirkung gegenüber dem Pathogen in Abhängigkeit vom Pflanzengenotyp evaluiert werden. In der letzten Projektphase werden die Inokulationsstämme in Samenplantagen zur Etablierung von Eschengenotypen mit hoher Widerstandsfähigkeit gegenüber H. fraxineus eingesetzt.
Das Projekt "Teilvorhaben 1: Einfluss von Standortfaktoren auf Stammfußnekrosen - Ätiologie, Diversität und Populationsstruktur von assoziierten Pilzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Nordwestdeutsche Forstliche Versuchsanstalt durchgeführt. Eine wichtige Rolle bei der Mortalität von Eschen spielen Stammfußnekrosen. Sie treten häufig bei an Eschentriebsterben erkrankten Bäumen auf. Die Ätiologie der Stammfußnekrosen ist bis heute nicht vollständig geklärt. Auch der Erreger H. fraxineus selbst, kann sie primär verursachen. Deshalb ist das Ziel des Teilvorhabens 4.1, die Ursache der Stammfußnekrosen an Eschen zu klären und den Einfluss von Standortsfaktoren auf deren Entstehung zu quantifizieren. Dazu sollen auf den Untersuchungsflächen standörtliche Gegebenheiten und das Vorkommen von Stammfußnekrosen untersucht werden. Um die Standorte zu charakterisieren werden schon vorhandene WZE/ BZE-Daten akquiriert und ausgewertet, ebenso wird die Aufnahme von Standörtlichen Parametern ein Aspekt in der Untersuchung auf In-tensivmonitoringflächen sein. FraxCollar ist direktes Bindeglied zum Unterbund 2 FraxMon da ein Projektmitarbeiter in beiden Unterverbünden in Personalunion forscht. Auf den Untersuchungsflächen werden die Stammfußnekrosen kartiert und ihr Ausmaß (Größe, Tiefe) erfasst sowie die Eschen in Schadstufen des Erkrankungsprozesses eingeteilt. Von den Nekrosen werden Proben geworben und im mykologischen Labor untersucht, d.h. es werden aus den Randbereichen der Nekrosen Pilze aus dem Holz isoliert. Diese Pilze (H. fraxineus und andere assoziierte Pilze der Stammfußnekrosen) werden DNA- und morphologisch gestützt identifiziert und hinsichtlich ihrer ökologischen Funktion charakterisiert. H. fraxineus-Stämme, Endophyten, sekundäre Schaderreger und potentielle Antagonisten werden an andere Teilvorhaben/Verbünde weitergegeben. Forschungsergebnisse münden in Empfehlungen für die forstliche Praxis ein. Zusätzlich hat das TV4.1 die Koordination des Unterverbundes 4, koordiniert die Probennahmen für alle anderen Teilvorhaben im Unterverbund FraxPath und übernimmt den fachlichen Austausch mit FraxForFuture sowie FraDiv.