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Optimierung von Saatgutbehandlungsmitteln mit Wirkung gegen Flugbrand an Gerste und Weizen (Ustilago nuda, U. tritici) unter Nutzung verbesserter Verfahren zum Nachweis der Erreger

Koch, E.; Slusarenko, A.; Wunderle, J.; Zink, P.; Orlik, M. and Gebremedhin, L. (2012) Optimierung von Saatgutbehandlungsmitteln mit Wirkung gegen Flugbrand an Gerste und Weizen (Ustilago nuda, U. tritici) unter Nutzung verbesserter Verfahren zum Nachweis der Erreger. [Optimisation of seed treatments with activity against loose smut of barley and wheat (Ustilago nuda, U. tritici).] Julius Kühn-Institut (JKI) - Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen, Institut für Biologischen Pflanzenschutz, D-Darmstadt und Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, Insitut für Pflanzenphysiologie, D-Aachen.

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Summary

Ziel des Projektes war die Entwicklung von Saatgutbehandlungsmitteln zur Flugbrandbekämpfung im Ökolandbau und von Techniken die geeignet sind, die Entwicklung solcher Saatgutbehandlungsmittel zu beschleunigen. In Inokulationsversuchen konnte im Feldversuch durch Ausstäuben von Sporen Saatgut mit 2-5% Flugbrandbefall erzeugt werden. Nach Einzelblüteninokulation lag der Befall oft über 60%. Anders als bei Weizen waren bei Gerste die Keimfähigkeit und das Tausendkorngewicht von solchem Saatgut deutlich reduziert. Von ca. 30 geprüften Pflanzenextrakten führten neun nach Inkorporation in PDA zu einer vollständigen Hemmung der Brandsporenkeimung. In Hemmtesten mit Mikroorganismen betrug der Anteil wirksamer Isolate bei den Trichoderma-Isolaten 43%, bei den Actinomyceten 30% und bei den übrigen Bakterien 11%. In mehrjährig durchgeführten Kleinparzellenversuchen mit flugbrandinfizierter Gerste und Weizen wurden mit einigen Behandlungsvarianten Bekämpfungserfolge erzielt. Die Effekte waren aber zu gering für die praktische Anwendung und nur bedingt reproduzierbar. Topfversuche im Gewächshaus mit hochinfizierten Saatgutchargen erbrachten ähnliche Ergebnisse. Die Wirksamkeit gegen Haferflugbrand wurde nur einmal überprüft. Wie im Falle von Gersten- und Weizenflugbrand war der Bekämpfungserfolg auch beim Haferflugbrand unbefriedigend. Eine Ausnahme bildete die Saatgutbehandlung mit Ethanol (70%). Mit ihr wurde bei Hafer eine Flugbrandwirksamkeit von ca. 80% erzielt. Nach Anfärbung mit dem Fluoreszenzfarbstoff Blankophor wurde beobachtet, dass der Pilz schon wenige Tage nach Beginn der Keimung in das Apikalmeristem und die Blattprimordien eindrang. Im 1-Knotenstadium waren die Ährenanlagen meist völlig besiedelt. Ein Protokoll für einen immunologischen (ELISA) und für einen molekularbiologischen (real-time PCR) Nachweis wurde entwickelt und zur Quantifizierung des Pilzes in Jungpflanzen angewendet. Die mit beiden Methoden erhaltenen Daten stimmten gut überein. In weiteren Versuchen konnte die Anwendbarkeit des mikroskopischen Nachweises und des ELISA für die Entwicklung von Saatgutbehandlungsmitteln und –verfahren exemplarisch gezeigt werden.

Summary translation

The aim of the project was the development of sensitive techniques to detect and quantify loose smut pathogens in wheat and barley and to use these to aid in the development of seed treatments compatible with organic farming. In inoculation experiments performed in the field, seed with 2-5% loose smut infection could be harvested after dusting teliospores over the spikes at flowering. Inoculation of single florets by syringe resulted in more than 60% infection. Infected barley grains showed significantly reduced germinability and thousand grain weight compared to infected wheat grains. Extracts prepared from different plant species were tested for their effect on U. nuda teliospore germination by incorporating them into agar medium. Nine plant extracts completely inhibited teliospore germination. 43 % of Trichoderma isolates, 30 % of Actinomycete strains and 11 % of the bacterial isolates tested showed activity in U. nuda teliospore germination tests. In small plot experiments performed over a period of three seasons with barley and wheat seed lots naturally infected with loose smut, a certain level of control was obtained with some of the treatments. However, the control effect was too low for practical application and not fully reproducible. Similar results were obtained with highly infected seed lots sown in pots in the greenhouse. The efficacy of the treatments against loose smut of oat was evaluated only once. As in the case of the loose smuts of barley and wheat, control was unsatisfactory, with the exception of ethanol (70%) which provided about 80% control of oat loose smut. After staining of plant tissue specimens with the fluorescent dye Blankophor it was observed that the fungus had already entered the apical meristem and the leaf primordia by a few days after the onset of germination. At the 1st-node stage (BBCH 31) the ear primordia were normally fully colonised. Protocols were developed for an immunological (ELISA) and a molecular assay (real-time PCR) and used for the quantification of the fungus in young plants. The results obtained with these two methods were in good agreement. It was demonstrated that the microscopy and ELISA protocols developed in this work could be used in practice to assess the efficacy of seed treatments in controlling loose smut infection.

EPrint Type:Report
Keywords:BÖL, BOEL, BÖLN, BOELN, FKZ 06OE341, FKZ 06OE349, Flugbrandbekämpfung, Saatgutbehandlung, Weizen, Gerste, Pflanzengesundheit
Subjects: Crop husbandry > Production systems > Cereals, pulses and oilseeds
Crop husbandry > Crop health, quality, protection
Research affiliation: Germany > Federal Research Centre for Cultivated Plants - JKI > Institute for Biological Control
Germany > Other organizations
Related Links:http://www.bundesprogramm-oekolandbau.de/, http://www.bundesprogramm.de/fkz=06OE341, http://www.bundesprogramm.de/fkz=06OE349, http://orgprints.org/cgi/saved_search?savedsearchid=1466
Deposited By: Koch, Dr. Eckhard
ID Code:21607
Deposited On:01 Oct 2012 14:14
Last Modified:01 Oct 2012 14:14
Document Language:German - Deutsch
Status:Unpublished
Refereed:Not peer-reviewed
Additional Publishing Information:Gefördert vom Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (BMELV) im Rahmen des Bundesprogramms Ökologischer Landbau und andere Formen nachhaltiger Landwirtschaft.
Projektleitung (FKZ 06OE341): Dr. Eckhard Koch, Julius Kühn-Institut (JKI) - Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen, Institut für Biologischen Pflanzenschutz
Projektleitung (FKZ 06OE349): Prof. Alan Slusarenko, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, Institut für Pflanzenphysiologie (Bio 3)
Bei dem hier eingestellten Schlussbericht handelt es sich um einen Gesamtschlussbericht, an dem die Teilprojekte FKZ 06OE341 und FKZ 06OE349 beteiligt waren.

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