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Prämunisierung (cross protection) als neue Strategie zur Bekämpfung von Phytoplasmosen im Obstbau am Beispiel der Apfeltriebsucht

Schneider, Bernd and Jelkmann, Wilhelm (2016) Prämunisierung (cross protection) als neue Strategie zur Bekämpfung von Phytoplasmosen im Obstbau am Beispiel der Apfeltriebsucht. [Premunization (cross protection) as a new strategy to control phytoplasma diseases in fruit production: Apple proliferation as case study.] Julius Kühn-Institut, Institut für Pflanzenschutz in Obst- und Weinbau, D-Dossenheim .

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PDF - German/Deutsch (Schlussbericht)
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Summary

Cross-Protection, ein Verfahren in dem Pflanzen durch Vorinfektion mit einem avirulenten Erregerstamm geschützt werden sollen, wurde als neue Methode zur Bekämpfung der Apfeltriebsucht erprobt. Gewächshausversuche mit Catharanthus roseus und Freiland-versuche mit Malus x domestica wurden durchgeführt, indem Versuchspflanzen zuerst mit dem avirulenten oder virulenten Stamm infiziert, und anschließend mit dem jeweils anderen Stamm zweitinfiziert wurden. Die Entwicklung der Erregerstämme wurde durch real time-PCR Analysen verfolgt. In den C. roseus Versuchen unterdrückte der avirulente Stamm 1/93 den virulenten Stamm 12/93, selbst wenn dieser zuerst vorhanden war. Die Ergebnisse der Freilandversuche waren nicht so einheitlich. In einem Versuch verhielten sich die avirulente Stämme ähnlich wie in den Gewächshausversuchen und konnte die virulenten Stämme unterdrücken. Im zweiten Versuch war dies nur teilweise der Fall. Hier spaltete das Inokulum des avirulenten Stamms 1/93 in avirulente, aber vorwiegend virulente Typen auf. Krankheitssymptome wie Hexenbesen und Nebenblätter waren nach der Erstinfektion mit dem virulenten Inokulum häufig, in der Feldphase jedoch nur bei wenigen Pflanzen und nur vorübergehend zu beobachten.
Im grundlagenorientierten Teil sollte die Besiedlung durch die virulenten und avirulenten Stämme in planta mit spezifischen Antiseren überprüft werden. Dazu wurden stamm spezifische Antiseren gegen eine membranständige ATPase erzeugt, die virulenzkorrelierte Proteinmotive besitzt. Trotz umfangreicher Analysen konnte keine eindeutige Antigen-Antikörperreaktion identifiziert werden. Die Genome der Apfeltriebsuchtstämme 1/93 und 12/93 wurden sequenziert, um die metabolischen Fähigkeiten der Erreger zu vergleichen. Von beiden Candidatus Phytoplasma mali Stämmen wurden größere Contigs erhalten, aber eine vollständige Rekonstruktion der Genome war nicht möglich. Die Transkriptome von infizierten und nicht infiziertem M. x domestica cv. Golden Delicious wurde zu drei verschiedenen Zeitpunkten bestimmt. Signifikant unterschiedliche Expressionsmuster wurden zwischen den infizierten und der nicht-infizierten Probe gefunden. Unter den bei infizierten Pflanzen überexprimierten Genen befanden sich Transkriptionsfaktoren und microRNA.

Summary translation

Cross-protection, a procedure in which plants are protected against a pathogen by infection through a mild strain, was explored to control apple proliferation. Greenhouse experiments with periwinkle and field trials with Malus x domestica were performed by infecting the plants first with a virulent or avirulent strain and then superinfecting it with the other strain. The population of the pathogens were monitored by real time-PCR assays. In periwinkle the avirulent strain 1/93 suppressed the virulent strain 12/93, even when this pathogen was present first. The results of the field experiments were less homogeneous. In one trial the avirulent strain behaved like in periwinkle and suppressed the virulent strains. In the second trial a more complex situation was present. The inoculum of the avirulent strain 1/93 split in virulent and avirulent types, in which the first dominated. Disease symptoms like witches brooms’ and enlarged stipules were frequent after first infection with virulent strains but occurred in only a few plant in the field phase and then only transiently.
In the basic research-oriented part the colonization by avirulent and virulent strains was studied in planta with pathogen-specific antisera. Strain specific antisera were generated based on a membrane-anchored ATPase with virulence-correlated protein motifs. Despite several approaches no definitive antigen-antibody reaction was identified. The genoms of the apple proliferation strains 1/93 and 12/93 were sequenced to compare the metabolic capabilities of the pathogens. Large contigs were obtained from both Candidatus Phytoplasma mali strains, but a full reconstruction of the genomes was not possible. The tanscriptomes of infected and non-infected M. x domestica cv. Golden Delicious were determined at three points in time. Significantly different expression patterns were identified between infected and the non-infected sample. Amongst the over-expressed genes in infected plants were transcription factors and microRNA.

EPrint Type:Report
Keywords:BÖLN, BOELN, BÖL, BOEL, FKZ 11NA062, Obstbau, Pflanzenschutz
Subjects: Crop husbandry > Production systems > Fruit and berries
Crop husbandry > Crop health, quality, protection
Research affiliation: Germany > Federal Organic Farming Scheme - BOELN > Plants > Pflanzenschutz
Germany > Federal Research Centre for Cultivated Plants - JKI > Institute for Plant Protection in Fruit Crops and Viticulture
Related Links:http://www.bundesprogramm.de, http://orgprints.org/cgi/search/advanced?addtitle%2Ftitle=&keywords=11NA062&projects=BOEL&_order=bypublication&_action_search=Suchen
Deposited By: Jelkmann, Prof. Dr. Wilhelm
ID Code:32271
Deposited On:13 Nov 2017 11:41
Last Modified:13 Nov 2017 11:59
Document Language:German/Deutsch
Status:Unpublished
Refereed:Not peer-reviewed
Additional Publishing Information:Gefördert durch das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages im Rahmen des Bundesprogramms Ökologischer Landbau und andere Formen nachhaltiger Landwirtschaft.
Projektleitung: Prof. Dr. Wilhelm Jelkmann, Julius Kühn-Institut, Institut für Pflanzenschutz in Obst- und Weinbau

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