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Characterization of secondary metabolites in different populations of Artemisia santonicum by vibrational spectroscopy methods
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Epidemiologie des Esca-Erregers Phaeomoniella chlamydospora und eine neue Bekämpfungsmöglichkeit mittels eines Wundverschlusses aus elektrogesponnenen Polymeren
Get PDFDie Esca Krankheit hat sich in den letzten Jahrzehnten zu einer globalen Bedrohung für den Weinbau entwickelt. Als Hauptverursacher gilt dabei ein Komplex aus mindestens drei holzbewohnenden Pilzen: Phaeomoniella chlamydospora (Pch), Phaeoacremonium aleophilum (Pal), und Fomitiporia mediterranea (Fmed). Als Hauptinfektionsweg für diese Pilze werden Wunden am Holz angenommen, die den Reben besonders während des Winterschnitts zugefügt werden. Bisher gibt es keine effektiven Kontrollmechanismen gegen Esca.
Das Hauptziel dieser Arbeit war deshalb einen neuartigen Wundverschluss aus elektrogesponnenen Fasern zu testen, der auf die Schnittwunden appliziert werden und als physikalische Barriere gegen eindringende Sporen wirken soll. Zur Beurteilung, ob eine solche Maßnahme erfolgversprechend sein kann, wurde die Epidemiologie des Erregers Pch genauer untersucht, da dieser Erreger die Rebe bereits im Pflanzgutstadium infizieren kann. Zu diesem Zweck wurden verschiedene molekularbiologische Verfahren entwickelt um Pch sicher nachweisen und differenzieren zu können.
Für die epidemiologische Untersuchung wurde der Fokus auf das Sporenaufkommen von Pch im Weinberg gelegt. Hierfür wurden Fallen in Rebanlagen des Julius Kühn-Institutes in Siebeldingen sowohl in Anlagen mit chronischem Esca Befall, als auch in optisch symptomfreien Anlagen aufgehängt. Diese wurden über einen Zeitraum von drei Jahren wöchentlich untersucht. In dieser Arbeit wurde ein neues Verfahren entwickelt, um die Sporenfallen mittels Pch-spezifischer Nested-PCR (Polymerase-Ketten-Reaktion) zu untersuchen, anstatt wie üblich die gefangenen Sporen auszuplattieren und zu zählen. Die Nested-PCR erwies sich als eine schnelle, zuverlässige und sensitive Nachweismethode, mit der Pch erstmals ganzjährig in einer deutschen Rebanlage nachgewiesen werden konnte. Insgesamt konnten Sporen des Pilzes über den gesamten Versuchszeitraum nachgewiesen werden.
Darüber hinaus wurde eine Sammlung von 16 Pch Stämmen, mit Herkunft aus Deutschland, Italien und Südafrika, mittels eines Sets aus 17 RAMS (Random Amplified Microsatellites)-Primern untersucht um einzelnen Stämmen Haplotypen zuzuordnen. Bei der Analyse der Stammsammlung mit RAMS-Primern fielen Muster auf, die als Längenpolymorphismus gedeutet werden konnten. Die Sequenzanalayse ergab, dass es sich hier tatsächlich um Längenpolymorphismen handelte und diese aus unterschiedlich langen Repeats einer Sequenz bestanden. Die Kombination von RAMS-Primern und anschließender Sequenzanalyse ermöglichten es die Stämme weiter zu differenzieren. Aus den Sequenzen konnten zudem Primer entwickelt werden, die eine direkte Analyse der einzelnen Stämme ermöglichte ohne eine vorherige RAMS-Analyse durchzuführen. Final konnten bei den 16 untersuchten Stämmen zehn Haplotypen und zwei Cluster mit jeweils drei Stämmen identifiziert werden. Eine eindeutige Zuordnung der Stämme zu ihrem geographischen Ursprung, die Rückschlüsse auf die Ausbreitungswege des Pilzes hätte geben können, war jedoch nicht möglich.
Die mittels RAMS-Methode gefundenen Marker wurden anschließend verwendet, um die in den Sporenfallen gefunden Pilzsporen genauer zu klassifizieren. Zudem wurden die Sporen aus der Luft mit Proben aus Reben in den Anlagen verglichen, um einen Eindruck zu gewinnen ob die Sporen von Pilzen aus den Reben der Anlage oder aus anderen Quellen stammen. Die direkte Analyse mittels der neuen entwickelten Primer konnte in ersten Versuchen erfolgreich für die Auswertung der Sporenfallen verwendet und verschiedene Stamm-Gruppen von Pch nachgewiesen werden. Für eine exakte Zuordnung von Haplotypen müssen jedoch weitere Polymorphismen und Primerpaare gefunden werden, die sich für die Sporenfallenanalyse eignen.
Die epidemiologischen Untersuchungen zeigten deutlich, wie wichtig ein Wundverschluss für die Schnittwunden nach dem Rebschnitt sein kann, da Sporen in der Luft zu jeder Jahreszeit und insbesondere auch zur Zeit des Winterschnitts nachgewiesen werden können. Für den Wundverschluss wurden verschiedene elektrogesponnene Fasermatten aus milchsäurebasierten Polymeren in Labor- und Gewächshausversuchen auf ihre Dichtigkeit gegen Pch-Sporen untersucht. Bei den Dichtigkeitstests im Gewächshaus konnte zudem die neu entwickelte Nested-PCR eingesetzt werden um eine bestehende Vorinfektion der Pflanzen im Rahmen der Nachweisgenauigkeit auszuschließen sowie im Falle einer Neuinfektion zu bestätigen, dass sie tatsächlich durch den der applizierten Pch-Stamm erfolgt ist.
Auch die Beständigkeit und das Abbauverhalten der Materialien wurden im Labor und Weinberg untersucht. Hierbei erwiesen sich Vliese mit einem erhöhten Glycolsäureanteil als weniger stabil. Unter den geprüften Materialien stellten sich die Faservliese basierend auf reiner Milchsäure als grundsätzlich geeignet heraus, um einen gut applizierbaren und infektionsdichten Wundverschluss herzustellen. Erste Ansätze mit diesem Vlies im Freiland bestätigten dieses gute Ergebnis, die langfristige Auswirkung dieser Maßnahme auf die Inzidenz der Esca-Erkrankung in den Weinbergen muss überprüft werden.Die Esca Krankheit hat sich in den letzten Jahrzehnten zu einer globalen Bedrohung für den Weinbau entwickelt. Als Hauptverursacher gilt dabei ein Komplex aus mindestens drei holzbewohnenden Pilzen: Phaeomoniella chlamydospora (Pch), Phaeoacremonium aleophilum (Pal), und Fomitiporia mediterranea (Fmed). Als Hauptinfektionsweg für diese Pilze werden Wunden am Holz angenommen, die den Reben besonders während des Winterschnitts zugefügt werden. Bisher gibt es keine effektiven Kontrollmechanismen gegen Esca.
Das Hauptziel dieser Arbeit war deshalb einen neuartigen Wundverschluss aus elektrogesponnenen Fasern zu testen, der auf die Schnittwunden appliziert werden und als physikalische Barriere gegen eindringende Sporen wirken soll. Zur Beurteilung, ob eine solche Maßnahme erfolgversprechend sein kann, wurde die Epidemiologie des Erregers Pch genauer untersucht, da dieser Erreger die Rebe bereits im Pflanzgutstadium infizieren kann. Zu diesem Zweck wurden verschiedene molekularbiologische Verfahren entwickelt um Pch sicher nachweisen und differenzieren zu können.
Für die epidemiologische Untersuchung wurde der Fokus auf das Sporenaufkommen von Pch im Weinberg gelegt. Hierfür wurden Fallen in Rebanlagen des Julius Kühn-Institutes in Siebeldingen sowohl in Anlagen mit chronischem Esca Befall, als auch in optisch symptomfreien Anlagen aufgehängt. Diese wurden über einen Zeitraum von drei Jahren wöchentlich untersucht. In dieser Arbeit wurde ein neues Verfahren entwickelt, um die Sporenfallen mittels Pch-spezifischer Nested-PCR (Polymerase-Ketten-Reaktion) zu untersuchen, anstatt wie üblich die gefangenen Sporen auszuplattieren und zu zählen. Die Nested-PCR erwies sich als eine schnelle, zuverlässige und sensitive Nachweismethode, mit der Pch erstmals ganzjährig in einer deutschen Rebanlage nachgewiesen werden konnte. Insgesamt konnten Sporen des Pilzes über den gesamten Versuchszeitraum nachgewiesen werden.
Darüber hinaus wurde eine Sammlung von 16 Pch Stämmen, mit Herkunft aus Deutschland, Italien und Südafrika, mittels eines Sets aus 17 RAMS (Random Amplified Microsatellites)-Primern untersucht um einzelnen Stämmen Haplotypen zuzuordnen. Bei der Analyse der Stammsammlung mit RAMS-Primern fielen Muster auf, die als Längenpolymorphismus gedeutet werden konnten. Die Sequenzanalayse ergab, dass es sich hier tatsächlich um Längenpolymorphismen handelte und diese aus unterschiedlich langen Repeats einer Sequenz bestanden. Die Kombination von RAMS-Primern und anschließender Sequenzanalyse ermöglichten es die Stämme weiter zu differenzieren. Aus den Sequenzen konnten zudem Primer entwickelt werden, die eine direkte Analyse der einzelnen Stämme ermöglichte ohne eine vorherige RAMS-Analyse durchzuführen. Final konnten bei den 16 untersuchten Stämmen zehn Haplotypen und zwei Cluster mit jeweils drei Stämmen identifiziert werden. Eine eindeutige Zuordnung der Stämme zu ihrem geographischen Ursprung, die Rückschlüsse auf die Ausbreitungswege des Pilzes hätte geben können, war jedoch nicht möglich.
Die mittels RAMS-Methode gefundenen Marker wurden anschließend verwendet, um die in den Sporenfallen gefunden Pilzsporen genauer zu klassifizieren. Zudem wurden die Sporen aus der Luft mit Proben aus Reben in den Anlagen verglichen, um einen Eindruck zu gewinnen ob die Sporen von Pilzen aus den Reben der Anlage oder aus anderen Quellen stammen. Die direkte Analyse mittels der neuen entwickelten Primer konnte in ersten Versuchen erfolgreich für die Auswertung der Sporenfallen verwendet und verschiedene Stamm-Gruppen von Pch nachgewiesen werden. Für eine exakte Zuordnung von Haplotypen müssen jedoch weitere Polymorphismen und Primerpaare gefunden werden, die sich für die Sporenfallenanalyse eignen.
Die epidemiologischen Untersuchungen zeigten deutlich, wie wichtig ein Wundverschluss für die Schnittwunden nach dem Rebschnitt sein kann, da Sporen in der Luft zu jeder Jahreszeit und insbesondere auch zur Zeit des Winterschnitts nachgewiesen werden können. Für den Wundverschluss wurden verschiedene elektrogesponnene Fasermatten aus milchsäurebasierten Polymeren in Labor- und Gewächshausversuchen auf ihre Dichtigkeit gegen Pch-Sporen untersucht. Bei den Dichtigkeitstests im Gewächshaus konnte zudem die neu entwickelte Nested-PCR eingesetzt werden um eine bestehende Vorinfektion der Pflanzen im Rahmen der Nachweisgenauigkeit auszuschließen sowie im Falle einer Neuinfektion zu bestätigen, dass sie tatsächlich durch den der applizierten Pch-Stamm erfolgt ist.
Auch die Beständigkeit und das Abbauverhalten der Materialien wurden im Labor und Weinberg untersucht. Hierbei erwiesen sich Vliese mit einem erhöhten Glycolsäureanteil als weniger stabil. Unter den geprüften Materialien stellten sich die Faservliese basierend auf reiner Milchsäure als grundsätzlich geeignet heraus, um einen gut applizierbaren und infektionsdichten Wundverschluss herzustellen. Erste Ansätze mit diesem Vlies im Freiland bestätigten dieses gute Ergebnis, die langfristige Auswirkung dieser Maßnahme auf die Inzidenz der Esca-Erkrankung in den Weinbergen muss überprüft werden
Preliminary results on forcing vine regrowth to delay ripening to a cooler period: Forcing vine regrowth to delay ripening
No full textThe most important climate-change-related effect on wine grapes is the advance in the harvest period. The increase of temperature during the whole growing season, and consequently, the warmer conditions over ripening, lead to the production of unbalanced wines with high alcohol levels, low acidities, a modified varietal aroma and a lack of color. One of the strategies to mitigate these unpleasant effects consists on delaying the berry ripening to cooler conditions. With the aim of delaying the grape ripeness more than two months, the study of a technique consisting on forcing vine regrowth has been studied. This technique consists on cutting the green shoots off, between the second and the third node of each shoot and at different phenological stages (from state G to state K, according to the Baillod and Baggiolini system, 1993); leaves and lateral shoots of the first and second nodes are removed as well. Depending on the phenological stage of vines during the forcing treatment, the fruit ripening was shifted from one month to more than two months, i.e. this practice was effective to shift harvest time from the warm August to the cooler October and November. Forced vines produced smaller berries with lower pH and higher acidity and anthocyanins concentration, compared to non-forced vines. This treatment is an effective technique to restore the anthocyanin-to-sugar ratio decoupled by climate warming
Bacillus subtilis JW1 enhances plant growth and nutrient uptake of Chinese cabbage through gibberellins secretion
Get PDFIn the present study, we have isolated rhizospheric bacteria JW1 from rice paddy in Andong, South Korea. The culture filtrate (CF) analysis of JW1 showed higher contents of gibberellins GA1, GA4, GA7, organic acids, fatty acids and tricalcium phosphates. The 16S rDNA gene sequencing and phylogentic analysis revealed that thestrain JW1 has a 99% homology with Bacillus subtilis sequences from BLAST search.The growth promotion capability of the strain JW1 was initially assessed on Waito-C and Whayoung-beyo rice cultivars, which improved the growth attributes of the rice cultivars. Similarly, a significant increase in plant height, biomass, chlorophyll contents and nutrient uptake have been noticed, when the Chinese cabbage was treated with JW1 strain. From the results, it is concluded that the integrative use of B. subtilis JW1 can promote plant growthby secreting bioactive compounds. Therefore, B. subtilis JW1 may be utilized as an eco-friendly bio-fertilizer in the agricultural fields after successful field trials
A new sunburned apple category browning under conventional and organic management: phenolic compounds and antioxidant capacity in cold storage
Get PDFThe effect of mild sunburn damage on three apple cultivars: Brookfield®, Granny Smith and Fuji from conventional and organic orchards in the 6th Region of Chile were evaluated in 2012/2013. Total and specific phenols, antioxidant capacity and ripeness of the fruit were assessed at harvest and different time of conventional cold storage: after one, two and four months. According to the results, the peel of all the cultivars have their own property and the response to sunburn damage is independent of the type of management. Phenolic compounds content in the peel of sun-damaged apples at harvest was twice as high in comparison with the peel of healthy fruit. After four months, the apples with mild damage under this conditionhad higher phenolic compounds and antioxidant content than healthy fruit at harvest. Considering these successful results, a new category of “sunny – apple”, we propose that has a higher content of antioxidantcompounds
Variability of thujone content in essential oil due to plant development and organs from Artemisia absinthium L. and Salvia officinalis L.
Get PDFThe study compared changes in essential oil content and its thujone ratio in two popular herbs (Artemisia absinthium L. and Salvia officinalis L.), pertaining to plant development and plant organs. Both species were harvested in 2018 at the vegetative, floral budding, flowering and after flowering phases; flowers and leaves were sampled separately. The essential content is always higher in the flowers than in the leaves at the same phenophase in both species we examined. Decreased essential oil content in both organs during the developmental phases was also common to both species. In S. officinalis, both leaf and flower oils showed quantitatively different compositional profiles. During plant development, the main component α-thujone decreased significantly in leaf oils, while both thujone isomers demonstrated statistically stable values in flower oils. In A. absinthium, leaf and flower oils exhibited similar thujone ratios. During plant development, neither of the thujone isomers changed significantly in leaf oils but the ratio of α-thujone increased in the flowers. It was established, that only the distribution and dynamics of total volatiles showed common features in the two species, while the variability of thujone ratios represents differences specific to each target species. For the praxis, in S. officinalis timing of harvest seems to be more important while in A. absinthium the ratio of organs may play a more significant role in reaching lower thujone levels of the drug
The parasitic-neutral-mutual continuum of plant-fungal interactions
Get PDFInteractions of plants with fungi are of imminent importance to crop production and thus for human nutrition. However, interactions range from pathogenic fungi, e.g. cereal rusts, to beneficial interactions with plant growth promotion through soil, endophytic or mycorrhizal fungi. Thus, mutually beneficial, neutral or parasitic/pathogenic interactions can be distinguished. In order to identify more general mechanisms on the fungal side coping with environmental and plant response associated stress, modern technologies are available including the -omics technologies. In addition to that, the comparison of the different interactions may be compared, both on a more general level, but also at very small scale to identify the different parameters guiding interchange of nutrients and signals. This will allow for a holistic view on plant health necessary to establish eco-friendly technologies also in crop protection and plant nutrition
Effect of environmental conditions and phenology in the dispersal of secondary Erysiphe necator conidia in a vineyard
Get PDFAn integrated powdery mildew management strategy to identify the principal moments of secondary Erysiphe necator conidia dispersal in a vineyard based on aerobiological, phenological and meteorological data was developed. An adaptation of the physiological P-days model was conducted to obtain a descriptive equation for the prediction of the advantageous meteorological conditions for Erysiphe necator conidia dispersal in the vineyards of the Ribeiro Designation of Origin area. Moreover, a regression model was developed to predict the conidia concentration as a function of the weather and aerobiological variables with the highest influence on airborne E. necator spores. Additionally, phenological observations were conducted during the vegetative cycle of Vitis vinifera, with the aim to identify the most susceptible phenological stages to powdery mildew infection by relating them with the detected atmospheric spore concentrations. The study was carried out from 2008 to 2018 in an experimental vineyard. The E. necator spores were trapped using a Lanzoni VPPS-2000 sampler and the phenological observations were conducted following the BBCH standardized scale. The highest total fungal spore amount per season in the atmosphere of the vineyard was detected in 2013 with 4828 spores m-3, while the lowest amount was recorded in 2009 with 883 spores m-3. In general, the highest daily airborne spore concentrations were detected during the Flowering (stage 6) or in the previous and next stages, whereas the maximum total spore amount by stage was recorded during Development of Fruits (stage 7). The proposed threshold of P-days for potential secondary infections in the Ribeiro D.O. ranges from 120 to 160 P-days. The combination of aerobiological, phenological and meteorological data provides us a useful tool for the knowledge of the Erysiphe necator conidia dispersal behaviour bringing agricultural practices closer to a sustainable system
Influence of two prefermentative treatments to reduce the ethanol content and pH of red wines obtained from overripe grapes
Get PDFThis study researches treatments for reducing the ethanol content and pH of wine, by either adding or replacing a portion of overripe red grape juice with acidified water or with a white grape juice of low potential ethanol content previously treated with cationic exchange. All treatments resulted in wines with lower ethanol content; however, the treatments did not always correct wine acidity effectively and sometimes the wine composition was negatively affected because the other wine components were diluted. Specifically, both adding and substituting with acidified water caused an increase in wine pH and a general dilution of the other wine components, particularly when the water was added. In contrast, adding acidified must, unlike acidified water, significantly reduced wine pH and the dilution effect was lower, especially when a portion of the original must was replaced by a low sugar content white must treated by cationic exchange. Moreover, this practice is not unauthorized and seems not to affect, but rather improve, the sensory quality of the wine