Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Julius Kühn-Institut, Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen, Institut für Pflanzenschutz im Ackerbau und Grünland durchgeführt. Qualitätsmängel der Kartoffel infolge eines Befalls mit Rhizoctonia solani gehören zu den häufigsten Ursachen für eine Ablehnung von Produktionschargen durch den Handel und die Verarbeitungsindustrie. Die unzureichende Wirksamkeit von verfügbaren Bekämpfungsmaßnahmen erfordert die Entwicklung neuer Strategien. Der Anbau von resistenten Sorten ist eine wirksame Bekämpfungsmaßnahme, doch gibt es keine Informationen zur Resistenz gegen R. solani in marktfähigen Sorten/Genpool, da dieses Merkmal in der Züchtung aufgrund fehlender Testverfahren nur indirekt berücksichtigt wurde. Hauptziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung einer Resistenzprüfmethode, deren Bereitstellung der Züchtung erstmals erlaubt, das Resistenzpotential in marktfähigen Sorten bzw. im Genpool der Kartoffel gegenüber R. solani zu prüfen. Dazu sollen Merkmale der Kartoffel aufgefunden werden, die mit dem Merkmal Resistenz im Feld korrelieren und so ein Screening von Sorten auf Rhizoctonia-Resistenz in kurzer Zeit erlauben, um dieses Merkmal in zukünftige Züchtungsprogramme aufzunehmen. Angestrebt wird auch die Prüfung einer nicht chemischen Bekämpfungsmethode. Erarbeitet wird eine Applikationsstrategie für den Antagonisten Trichoderma artroviride zur Unterdrückung des Inokulums von R. solani im Feld. Geprüft wird auch, ob durch Behandlung der Knollen mit dem Antagonisten nach der Ernte der Entwicklung von Sklerotien im Lager entgegen gewirkt werden kann, um das Primärinfektionspotential zu reduzieren.
Das Projekt "Teilvorhaben 1: Durchführung der Versuche, Biotests und Beprobung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Strube Research GmbH & Co. KG durchgeführt. Ziel des Projektes ist es, den Pathogenbefall von Zuckerrüben in einem früheren Stadium zu erfassen, als es mit bisherigen Evaluierungsverfahren möglich ist. Cercospora beticola Sacc. stellt das weltweit wirtschaftlich bedeutendste Blattpathogen der Zuckerrübe dar, und inzwischen sind etwa 80Prozent der Rübenanbaufläche mit dem Pilz befallen. Als weitere weltweit für den Zuckerrübenanbau bedeutsame Pathogene sind Rhizoctonia solani und Rizomania in die geplanten Untersuchungen einbezogen. Um die Interaktion zwischen Zuckerrüben und den genannten Pathogenen systematisch und in ausreichender statistischer Konfidenz durchführen zu können, werden nicht invasive Verfahren benötigt, die bezüglich Durchsatz und Handhabbarkeit diesen Anforderungen genügen. Deshalb sollen im Rahmen des Projektes Methoden der hyperspektralen Bildgebung mit auf maschinellem Lernen basierender automatisierter Datenanalyse ('Computational Intelligence') entwickelt werden. Die erstellten Modelle werden mit Hilfe von Metabolitbestimmungen kalibriert und in Wiederholungsexperimenten validiert. Wir erwarten, dass durch die Einbeziehung von Methoden des maschinellen Lernens die Auswertung der hyperspektralen Daten entscheidend an Tiefe gewinnt, sodass ein Pathogenbefall in früheren Stadien sichtbar wird. Mit diesem Ansatz kann die Entwicklung resistenter Sorten substantiell beschleunigt werden. Die kalibrierten Modelle können auf die hyperspektrale Evaluierung von Feldanbauten übertragen werden.
Das Projekt "Teilprojekt 'Wechselwirkung von Bacillus amyloliquefaciens FZB42 mit dem Pilzpathogen Rhizoctonia solani und der mikrobiellen Gemeinschaft bei der Kolonisierung von Wurzeln'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt GmbH, Abteilung Mikroben-Pflanzen-Interaktionen (AMP) durchgeführt. Die Biokontrollwirkung von Bacillus amyloliquefaciens FZB 42 gegenüber dem Pilzpathogen Rhizoctonia solani in der Rhizosphäre von Salat (Lactuca sativa) soll vertieft verstanden werden, wobei die Kenntnisse der Genome von FZB42 und von R. solani genutzt werden sollen. Insbesondere soll die Bedeutung der charakterisierten 'Biokontrollkandidatengene' bei FZB42 in situ durch die Wirkung auf die mikrobielle Gemeinschaft und durch quantitative Transkriptionsstudien gezeigt werden. Diese in situ Aktivitätstests sind durch die Analyse der erzeugten Metabolite von FZB42 in An- und Abwesenheit des Pilzes durch hochauflösende Metabolomanalytik zu erhärten. Aufbauend auf diese Detailkenntnisse sollen schließlich neue Biokontrollbakterien mit noch weiter optimierter Wirkung gegen R. solani charakterisiert werden. Die experimentellen Arbeiten werden in enger Zusammenarbeit mit dem IGZ, Großbeeren, durchgeführt. Dabei soll in verschieden komplexen Ansätzen mit salat, dem pathogenen Pilz und dem Biokontrollbakterium in Phytotronen gearbeitet werden. Die Metagenomanalysen der Rhizosphärengemeinschaft als auch die Transkriptionsanalysen von FZB42 und von R. solani werden in enger Kooperation mit den Partnern in Bielefeld und Berlin durchgeführt. Die parallel dazu genommenen Metabolitenproben aus der Rhizosphäre werden mit Hilfe der FTICR-MS und der UPLC-Analyse auf spezifische Metaboliten des FZB42, der Wurzel und des pathogenen Pilzes untersucht.
Das Projekt "Strategien zur Etablierung biologischer Sicherheit in Feldversuchen mit genetisch verändertem Getreide" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Justus-Liebig-Universität Gießen, Institut für Phytopathologie durchgeführt. In einem Verbundprojekt der Justus-Liebig-Universität Gießen, des IPK Gatersleben und der Maltagen GmbH, Andernach, werden transgene Gerstenlinien mit erhöhter Pilzresistenz oder verbesserte Futtereigenschaft bezüglich sicherheitsrelevanter Eigenschaften untersucht. Folgende Transgene stehen zur Verfügung: (a) Das thermostabile (1,3-1,4)-beta-Glucanase Gen aus Bacillus amyloliquefaciens liegt bereits in modernen Hochleistungssorten vor und wird seit 1996 unter Feldbedingungen an der Washington State University, Pullman, WA USA evaluiert. (b) Transgene Pflanzen, die das Trichoderma harzianum ThEn42 Gen für Endochitinase Aktivität ausdrücken, zeigen Resistenz gegenüber einem Wurzelkrankheitskomplex verursacht durch Rhizoctonia solani und Rhizoctonia oryzae mit soweit heute bekannt hoher Gattungsspezifität. Der künftige Markt für diese und weitere erst zu erstellende optimierte Transformanten der transgenen Eigenschaft 'Pilzresistenz' ist deshalb so groß, weil insbesondere die Kontrolle von Wurzel- und Ährenpathogenen unter heutigen Produktionsbedingungen aufgrund fehlender oder unzureichender chemischer Wirkstoffe und nicht existierenden resistenten 'germplasms' problematisch ist. Ganz gezielt könnte damit ein Einsatz der hier unter Sicherheitsaspekten bearbeiteten transgenen Pflanzen zu einer substanziellen Lösung von schwerwiegenden Problemen des weltweiten Pflanzenschutzes auf Basis biotechnologischer Strategien beitragen. In dem vorgeschlagenen Projekt sollen die transgenen Pflanzen im Gewächshaus und im Feldanbau unter folgenden Aspekte untersucht werden: (a) Eine detaillierte Studie der direkten Interaktion von (transgener) Pflanze mit pilzlichem Mikroorganismus sowie eine Studie zur Epidemiologie der Pilzentwicklung auf transgener Gerste unter Feldbedingungen (inkl. nützlichen Endophyten und Mykotoxinbildnern). (b) Evaluation der Effekte des Transgens auf die substanzielle Äquivalenz sowie auf Inhaltsstoffe und Kornqualität unter den Bedingungen des Feldanbaus (Pathogendruck und Mykorrhizierung). (c) Verbesserung der Transformationseffizienz und Sicherheit durch gezielte Einzelintegration des Transgens bei Agrobakterium vermittelter Transformation unter Verwendung von synthetischen T-DNAs. Die Feldstudien sollen unter den Produktionsbedingungen des 'low inputs' (reduzierte Bodenbearbeitung, reduzierte Pflanzenschutzmaßnahmen, reduzierte Saatdichte, reduzierte Düngung) im Vergleich zu intensiver Bewirtschaftung vergleichend angelegt werden. Einen Kern des Projektes bildet die Frage nach dem Verhalten von, transgener pilzresistenter Gerste auf die Besiedlung durch schädliche Pathogene und nützliche Endophyten. usw.
Das Projekt "Teilprojekt 'Einfluss von Bacillus amyloliquefaciens auf die mikrobielle Gemeinschaft der Rhizoplane und auf die Genexpression des pflanzenpathogenen Pilzes Rhizoctonia solani'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bielefeld, Centrum für Biotechnologie durchgeführt. 1. Analyse der Unterdrückung des phytopathogenen Pilzes Rhizoctonia solani durch den Biokontroll-Stamm Bacillus amyloliquefaciens FZB42. 2. Erstellung einer Draft Genomsequenz für Rhizoctonia solani AG 1-IB und Interpretation dieser Sequenz. 3. Analyse des R. solani Transkriptoms in Abhängigkeit des Biokontroll-Stammes FZB42, um Gene zu identifizieren, die in Anwesenheit von FZB42 differentiell transkribiert werden. 4. Analyse des FZB42 Transkriptoms in Abhängigkeit des Pilzes R. solani, um Gene zu identifizieren, die in Anwesenheit von R. solani differentiell transkribiert werden. 5. Einfluss von FZB42 auf die mikrobielle Gemeinschaft der Rhizoplane von Lactuca sativa mit Hilfe eines Metagenom-Ansatzes. 1. Erstellung der Rhizoctonia solani AG-1-IB Draft-Genomsequenz unter Anwendung der 454-Sequenziertechnologie auf der Titanium Plattform. 2. Analyse der wechselseitigen Interferenz der Antagonisten Bacillus amyloliquefaciens FZB42 und Rhizoctonia solani auf der Transkript-Ebene mit Hilfe von Microarray-Hybridisierungen. 3. Analyse des Einflusses des Biokontroll-Stammes Bacillus amyloliquefaciens FZB42 auf die Struktur der mikrobiellen Gemeinschaft auf der Lactuca sativa Rhizoplane mit Hilfe eines Metagenomansatzes. 4. Bioinformatorische, komparative Analyse der Metagenom-Sequenzdaten der mikrobiellen Gemeinschaften auf der L. sativa Rhizoplane in Abhängigkeit des Biokontroll-Stammes FZB42 und einer Fungizid-Behandlung.
Das Projekt "Untersuchungen zur Kontrolle von Rhizoctonia solani im Ökologischen Kartoffelbau" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kassel, Lehr- und Forschungsgebiet Boden- und Pflanzenbauwissenschaften, Fachgebiet Ökologischer Land- und Pflanzenbau durchgeführt. Die Wurzeltöter-Krankheit an Kartoffeln wird durch den Erreger Rhizoctonia solani verursacht und ist ein zunehmendes Problem im Kartoffelanbau. Er verursacht ein Bündel von Schadsymtomen, die zu massiven Qualitäts- und Ertragseinbussen führen können. Während in konventionellen Systemen zumindest chemische Mittel zur Verfügung stehen, fehlen im ökologischen Anbau erfolgreiche Kontrollverfahren nahezu vollständig. Der Erreger besitzt zum Überleben zwei Strategien: er kann im Boden und auf der Knolle durch Dauerstadien lange Zeiträume überstehen. Im ökologischen Anbau hat sich in den letzten Jahren das Problem verschärft, da Pflanzgut aus dem ökologischen Anbau verpflichtend für die Betriebe ist. Das Projekt hat zum Ziel, die Arbeiten, die in den vorhergehenden Jahren mit der Reihenapplikation von Komposten zum Legen der Kartoffeln gegenüber dem Erreger sehr erfolgreich durchgeführt wurden, auf drei Standorte auszuweiten und zu überprüfen, ob in einem dritten Anbaujahr die Strategie weiterhin reproduzierbar ist. Neben der Quantifizierung aller Symptome während der Vegetation als auch aller Symptome an den Ernteknollen steht der Ertrag im Mittelpunkt der Versuche. Ein weiterer Schwerpunkt besteht in der Weiterentwicklung einer verbesserten technischen Lösung für die Reihenapplikation der Komposte.
Das Projekt "Möglichkeiten zur Kontrolle der Wurzeltöterkrankheit (Rhizoctonia solani) im ökologischen Kartoffelbau" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bonn, Institut für Organischen Landbau durchgeführt. Ökologisch erzeugtes Pflanzgut ist häufig mit Sklerotien von R. solani kontaminiert. Mögliche Folgen sind verzögerter Auflauf, Knollendeformationen und dry core Symptom. Durch gezielte Kombination aus Dekontamination der durch Befeuchtung in Keimung gebrachten Sklerotien mit einer stabilisierten Wasserstoffperoxidlösung und anschließender Inokulation mit einem spezifischen T. harzianum Stamm soll das Befallspotential signifikant reduziert werden. Die Feldversuche laufen im ersten Jahr.
Das Projekt "Suppressive Wirkungen von Komposten gegenueber bodenbuertigen Schaderregern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kassel, Fachgebiet Ökologischer Land- und Pflanzenbau durchgeführt. Schwerpunktmaessig wird versucht, mit standardisiert hergestellten und intensiv prozesskontrollierten Komposten sowohl in sterilen wie in nichtsterilen Substraten die Phaenomene der Unterdrueckung bodenbuertiger Schaderreger, insbesondere von Phythium ultimum, Phytophtora parasitica und Rhizoctonia solani, naeher zu beschreiben. Ziel ist darueber hinaus, Erfahrungen bzgl. der Herstellung von krankheitsunterdrueckenden Pflanzsubstraten fuer die Jungpflanzenanzucht zu sammeln, die ein hoher Anteil von Komposten aus der getrennten Sammlung organischer Haus- und Gartenabfaelle besitzt. Methodische Schwerpunkte sind neben der Bearbeitung der Fragestellung mit Biotestverfahren (z.B. P. ultimum/Erbse) die Ermittlung mikrobieller Aktivitaeten, des Antagonistenbesatzes der Komposte in vitro, die Beschreibung physiologischer Gruppen von Bakterien und Pilzen, die an der Zersetzung der organischen Substanz beteiligt sind, sowie die Bestimmung spezieller Enzymaktivitaeten.
Das Projekt "Teilprojekt: 'Unterdrückung des pflanzenpathogenen Pilzes Rhizoctonia solani durch das pflanzenwachstumsfördernde Bakterium Bacillus amyloliquefaciens in der pflanzlichen Wurzelzone'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ABiTEP GmbH durchgeführt. Es wird eine vertiefte molekulare Analyse aller Faktoren, welche die Fähigkeit des pflanzenwachstumsfördernden Bakteriums FZB42 zur Kolonisierung von Pflanzenwurzeln bestimmen, durchgeführt. Der supprimierende Effekt auf Rhizoctonia solani ist von vorrangigem Interesse. Die Analyse der Genexpression auf Transkriptions- (RNA-Microarray) und Translationsebene (Proteomics) des bereits vollständig sequenzierten FZB42 unter den speziellen Bedingungen der Kompetition mit dem weltweit verbreiteten und wohl wichtigstem phytopathogenen Pilz R. solani ist die Grundlage für die Entwicklung eines effizienten Biokontrollpräparates auf der Basis von FZB42. Ausgehend von einer grundlegenden Analyse der Interaktionen zwischen Pflanze, pathogenem Pilz (R. solani) und dem Biokontrollbakterium FZB42 auf genomischer und metagenomischer Ebene, erfolgt die Entwicklung eines neuartigen biologischen Pflanzenschutzmittels auf der Basis B. amyloliquefaciens FZB42. Das Vorhaben ist in 8 Arbeitspakete untergliedert. Im Bereich der Grundlagenforschung sind 5 Arbeitspakete der Identifizierung von FZB42 Genen mit suppressiver Wirkung gegen R. solani, der Bildung von Sekundärmetaboliten im Bereich der Rhizosphäre und der Bestimmung des Grades der Besiedlung von FZB42 an den Pflanzenwurzeln gewidmet. Basierend auf den Resultaten dieser Untersuchungen wird in einem zweiten Forschungsfeld (3 Arbeitspakete) die Entwicklung eines Biokontrollmittels mit herausragender antifungaler Wirkung vorangetrieben.
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