{Project} SoySound: Entschlüsselung und Epidemiologie der DPK-Pathogene und Charakterisierung der Pathogen-induzierten Abwehrreaktion bei Soja. [Unravelling and epidemiology of the Diaporthe/Phomopsis complex and characterization of pathogen induced defense reactions in soybean.] Runs 2021 - 2024. Project Leader(s): Link, Dr. Tobias, Universität Hohenheim, D-Hohenheim .
![[thumbnail of Vorhabensbeschreibung SoySound.pdf]](/style/images/fileicons/application_pdf.png) |
PDF
- German/Deutsch
Limited to [Registered users only] 1MB |
Summary
Soja ist eine äußerst wichtige Kulturpflanze. In der Vergangenheit wurden in Deutschland nur geringfügige Mengen an Soja angebaut, aber die Produktion nimmt stark zu. Es gibt auch weiterhin eine wachsende Nachfrage nach regional produziertem und gentechnikfreiem Soja. Mit der Ausweitung der Sojaproduktion werden wahrscheinlich auch Probleme mit Sojapathogenen zunehmen. Eines der wichtigsten Sojapathogene ist der Diaporthe/Phomopsis Komplex (DPK), der auch in Deutschland zu erheblichen Schäden führen kann. In unseren Vorarbeiten zum Projekt haben wir 32 DPK-Isolate gewonnen und die Arten bestimmt. So konnten wir die Arten Diaporthe longicolla, D. caulivora, D. eres und D. novem in Mitteleuropa nachweisen. Dies sind somit mit großer Wahrscheinlichkeit die ertragsrelevanten Pathogene aus dem DPK in Deutschland. Ziel des Projektes ist, den DPK in Deutschland einzudämmen beziehungsweise seine effektive Bekämpfung zu unterstützen. Dafür sollen zwei Diagnoseverfahren für DPK etabliert werden. Ein Real Time PCR (qPCR) Verfahren soll zum spezifischen molekularen Nachweis der Pathogene dienen. Andererseits sollen durch HPLC-MS (Flüssigkeitschromatographie gekoppelt mit Massenspektroskopie), Sekundärmetabolite, vor allem Mykotoxine der DPK-Arten nachgewiesen werden. Die beiden Verfahren sollen einerseits zur Kontrolle von Saatgut dienen, wodurch die Verbreitung der DPK-Arten, die samenübertragen sind, stark verlangsamt wird, andererseits zur Kontrolle von Soja für den Verbrauch. Zusätzlich wird die Epidemiologie des DPK untersucht. Durch Virulenztests werden wir ermitteln, welche der in Deutschland angebauten Sorten besonders resistent sind und somit zum effektiven Anbau der richtigen Sorten beitragen. Eine Untersuchung der Resistenzmechanismen von Soja gegen DPK legt Grundlagen für eine effizientere Resistenzzüchtung und eine Induktion der Resistenz durch Antagonisten der Pathogene im biologischen Pflanzenschutz. Es sind vier Arbeitspakete geplant: AP1: Schnelltestverfahren zur Entschlüsselung der DPK-Pathogene. Es ist bereits gelungen, eine quadruplex Real Time PCR (qPCR) zu etablieren, mit der D. longicolla, D. caulivora, D. novem und D. eres spezifisch nachgewiesen werden können. Für diese qPCR werden Verfahren zur Probennahme aus Saatgut, von Pflanzen im Feld und aus dem Boden entwickelt. Zusätzlich wird bestimmt, wie die Ergebnisse der qPCR optimal die Belastung der verschiedenen Proben mit DPK wiedergeben. Es werden also verschiedene Quantifizierungsmethoden getestet. AP2: Erfassung und Epidemiologie der ertragsrelevanten DPK-Pathogene. Hier kommt der unter AP1 entwickelte Schnelltest zum Einsatz. Durch umfassende Untersuchung von Saatgut und von Proben aus dem Feld soll die Verteilung und Inzidenz der DPK-Arten in Deutschland erfasst werden. Außerdem werden unsere DPK-Isolate weiter untersucht, zum Beispiel auf ihre Paarungstypen und den Krankheitsverlauf, den sie auslösen. Vor allem werden die Isolate auf ihre Virulenz gegenüber verschiedenen deutschen Sojakultivaren getestet um resistente Kultivare zu ermitteln, die dann vermehrt angebaut werden können. AP3: Charakterisierung Pathogen-induzierter Abwehrreaktionen bei Soja-Genotypen. Hier werden verschiedene biochemische und molekularbiologische Methoden eingesetzt. Salizylsäure und Phytoalexine werden über HPLC nachgewiesen, Lignin und Kallose über Färbung und Mikroskopie, die Expression von PR-Genen über RT-qPCR. AP4: Saatgutqualitätstest durch Bestimmung des Mykotoxingehalts. Die Mykotoxine sollen durch HPLC gemessen werden. Zunächst wird festgestellt, welche Mykotoxine von den verschiedenen Arten gebildet werden, wobei gezielt nach Phomopsin gesucht wird. Wenn die Mykotoxine, die von den verschiedenen Arten gebildet werden, in ihrer Zusammensetzung bekannt sind, kann über die HPLC nicht nur die Qualität der Sojabohnen für den Verbrauch bestimmt werden, sondern auch, welche Arten die Bohnen infiziert haben.
Summary translation
Soybean production in Germany has been steadily increasing in the past and is still growing rapidly. This is due to an increasing demand for regional and non-genetically modified soybean. It can be expected that the increase in soybean production is associated with an increasing pathogen pressure. Among the most relevant soybean pathogens that might lead to huge losses in Germany is the Diaporthe/Phomopsis complex (DPC). In preliminary work we have isolated 32 DPC isolates which were classified into four species: Diaporthe longicolla, D. caulivora, D. eres, and D. novem. We also managed to establish a quadruplex real time PCR (qPCR) to specifically distinguish the four species. We aim to develop our qPCR assay into a standard procedure for the diagnosis of DPC in seeds, plants, and soil. In parallel we want to detect mycotoxins produced by DPC using High Performance Liquid Chromatography coupled to Mass Spectroscopy (HPLC-MS) for implementation in quality control measures of soybean seed lots. We will use our qPCR assay to establish the distribution and the incidence of the four DPC species in Germany by sampling seed lots, plant material and soil from different locations. In addition we will further characterize our isolates regarding disease development, mating type, virulence on different German soybean cultivars and production of mycotoxins. Another aspect of these experiments is to determine the most resistant soybean cultivars. Here we will also establish mechanisms of soybean resistance against DPC by measuring markers for plant defense reactions. Together with the latter experiment we will establish possibilities to induce resistance against DPC by biocontrol agents. Altogether our results will contribute to better detection of DPC in soybean in Germany, healthier soybean, and more and sustainable soybean production. The project tasks are organized into four work packages: WP1: Rapid test for unravelling the DPC pathogens. We already established a quadruplex real time PCR (qPCR) to specifically detect D. longicolla, D. caulivora, D. novem, and D. eres. We will now develop procedures for sampling seed, plants and soil for this qPCR assay. In addition, we will determine how the results can optimally represent the DPC content of the samples. Different methods for quantification will be tested. WP2: Survey and epidemiology of the DPC pathogens that are relevant to yield. Here we will use the rapid test developed in WP1. Distribution and incidence of the DPC species in Germany will be surveyed by comprehensive testing of seed samples and field samples. We will also further study our DPC isolates for instance for their mating types and for their specific disease progression. Another focus of WP2 will be to test the isolates for their virulence against German soybean cultivars to identify resistant cultivars. WP3: Characterization of pathogen induced defense reactions in soybean genotypes. Here different biochemical and molecular methods will be used. Salicylic acid and phytoalexins will be determined by HPLC, lignin and callose by staining in microscopical assays, expression of PR-genes by RT-qPCR. WP4: Quality determination by measuring mycotoxin content. Mycotoxins will be measured using HPLC. First we will determine, which mycotoxins are produced by the different species while specifically searching for phomopsin. Once the composition of the mycotoxin repertoire is known for the different species, this information can be used to determine the contaminating DPC species in addition to establish whether soybean batches are safe for consumption.
| EPrint Type: | Project description |
|---|---|
| Location: | Otto-Sander-Straße 5 70599 Stuttgart |
| Keywords: | BOEL, BÖL, BOELN, BÖLN, EPS, FKZ 15EPS082, SoySound, Diaporthe, DPC, qPCR, Pflanzenschutz, Soja |
| Agrovoc keywords: | Language Value URI English Diaporthe http://aims.fao.org/aos/agrovoc/c_2243 English Soja max -> Glycine max http://aims.fao.org/aos/agrovoc/c_3301 English diagnostic techniques http://aims.fao.org/aos/agrovoc/c_16712 |
| Subjects: | Crop husbandry > Production systems > Cereals, pulses and oilseeds Crop husbandry > Crop health, quality, protection |
| Research affiliation: | Germany > Federal Agency for Agriculture and Food - BLE Germany > Federal Agency for Agriculture and Food - BLE - Protein Strategy Germany > University of Hohenheim > Institute for Phytomedicine Germany > University of Hohenheim |
| Research funders: | Germany > Federal Agency for Agriculture and Food - BLE - Protein Strategy |
| Related Links: | http://www.bundesprogramm.de |
| Acronym: | SoySound |
| Project ID: | FKZ 15EPS082 |
| Start Date: | 3 May 2021 |
| End Date: | 30 April 2024 |
| Deposited By: | Link, Dr. Tobias |
| ID Code: | 40175 |
| Deposited On: | 07 Jul 2021 07:11 |
| Last Modified: | 13 Sep 2021 08:06 |
Repository Staff Only: item control page
Download Statistics
Download Statistics
