1,721,060 research outputs found
Molecular breeding of Campanula for novel flower colour and ethylene insensitivity
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Effects of biofumigation on plant growth and microbial communities in replant disease soils
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Gene expression analysis in apple roots on soils with replant disease
Get PDFDie Apfelnachbaukrankheit (ARD) stellt ein weltweites, ernstzunehmendes ökonomisches Risiko für Baumschulen und Apfelproduzenten dar. ARD führt zu Wurzelschäden und vermindertem Sprosswachstum bei jungen Apfelbäumen, wenn sie an derselben Stelle wie dieselbe oder eine nahe verwandte Art nachgepflanzt werden. Dies führt zu Einbußen bei der Qualität der Bäume und Früchte sowie beim Ertrag. Bis jetzt gibt es keine praktikable und nachhaltige Gegenmaßnahme, doch ein besseres Verständnis der Rolle der Apfelpflanze kann zur Erarbeitung neuer Gegenmaßnahmen und Früherkennungsmethoden beitragen. In dieser Arbeit wurde die Reaktion von Apfelunterlagen auf ARD in Hinblick auf Expression von ARD-Indikatorgenen in Blatt- und Wurzelmaterial untersucht, um einen frühen und ARD-spezifischen transkriptionellen Marker für ARD zu identifizieren. Als erstes wurde die Expression eines Sets zuvor identifizierter Kandidatengene in zwei wachstumsbasierten Biotests untersucht. Der erste Test umfasste die Apfelgenotypen M26, M9, B63 und Malus × robusta MAL0595 mit unterschiedlicher ARD-Anfälligkeit, zwei ARD-Böden und ein Set aus 108 Kandidatengenen. Der zweite Test beinhaltete M26, drei ARD-Böden und sieben Kandidatengene. In diesen Experimenten wurde eine frühe Induktion der Phytoalexinbiosynthese unter ARD-Bedingungen gefunden. Zwei der involvierten Gene, biphenyl synthase 3 (BIS3) und biphe-nyl 4-hydroxylase b (B4Hb), sowie ethylene-responsive transcription factor 1B-like (ERF1B) wurden für die weitere Charakterisierung mittels verschiedener abiotischer Stressoren ausgewählt, bei der eine Antwort von ERF1B auf Hitzestress beobachtet wurde. BIS3 und B4Hb waren davon nicht betroffen. Alle drei Gene waren in signifikant geringerem Maße auch in gesundem Boden im Vergleich zu ARD exprimiert. Im zweiten Schritt wurde die Expression von BIS3, B4Hb und ERF1B in einem Split-Root-System untersucht, um das Wachstum der Pflanze gleichzeitig in gesundem und ARD-Boden nachzustellen. Die erhöhte Genexpression und Anreicherung spezifischer Phenole war auf Wurzeln in Kontakt mit ARD-Boden beschränkt, welche auch Verbräunungen und Wurzelschäden aufwiesen. Die Pflanzen glichen vermindertes Sprosswachstum teilweise aus, wenn eine Hälfte des Wurzelsystems in gesundem Boden wuchs. Diese lokale Antwort wurde in einem „Split-Column-System“ ohne physikalische Barrieren zwischen ARD- und Kontrollboden bestätigt. Wurzelsymp-tome, Genexpression und Phytoalexingehalte waren verknüpft mit einem engen Kontakt zwischen Wurzel und ARD-Boden. Die Abwehrreaktion aus erhöhten Biphenyl-, Dibenzofuran- und Phloridzingehalten sowie Gehalten weiterer aromatischer Verbindungen fand in weit geringerem Maße aber auch in gesundem Boden statt. Dies kann eine Rolle bei den Veränderungen des Bodenmikrobioms spielen, welche durch eine schrittweise Anreicherung spezialisierter Schadorganismen zu ARD führen. Die Immobilität von ARD ermöglicht es alten Bäumen, in noch nicht betroffene Bodenbereiche vorzudringen. Werden hingegen junge Bäume in diesen Boden gepflanzt, zeigt sich die ARD-typische drastische Wachstumsverminderung.Apple replant disease (ARD) is a serious economic risk for tree nurseries and fruit growers world-wide. ARD causes root damage and stunting in young apple trees if replanted on a spot previously occupied by the same or closely-related species, which negatively impacts yield and quality of trees and fruits. No feasible and sustainable counteraction is available up to date but understanding the apple plant’s role in this complex phenomenon can help in the development of novel reme-dies and the early diagnosis to aid risk assessment. In this thesis, the reaction of apple rootstock plants to ARD was investigated in terms of ARD indicator gene expression in root and leaf material to identify an early and universal transcriptional marker for ARD.
Firstly, the expression of a set of previously identified candidate genes was investigated in two growth-based biotests with untreated and disinfected ARD soil. The first test included the apple genotypes M26, M9, B63 and Malus × robusta MAL0595 with differing ARD sensitivity, two ARD soils of different origin and a set of 108 candidate genes. The second test included M26, three ARD soils and seven candidate genes. These experiments revealed an early prominent induction of phytoalexin biosynthesis under ARD conditions. Two of the involved genes, biphenyl synthase 3 (BIS3) and biphenyl 4-hydroxylase b (B4Hb), as well as the ethylene-responsive transcription factor 1B-like (ERF1B) were chosen for further characterization by applying a set of abiotic stressors, which revealed a response of ERF1B to heat stress, while BIS3 and B4Hb were not affected. All three genes were induced by grass soil but to a significantly lower degree compared to ARD soil.
In the second step, we analyzed BIS3, B4Hb and ERF1B expression in a split-root system to simulate the plant growing in ARD and non-ARD soil at the same time. Induction of gene expression and increase of specific phenolic compounds was present in roots growing in ARD soil, accompa-nied by the localized ARD symptoms of root discoloration and damage. Plants partly compensated shoot growth reduction if half of the root system was growing in healthy soil. The localized re-sponse was further confirmed in a split-column system without physical barriers between ARD and healthy soil, which indicated that ARD root symptoms, gene expression and phytoalexin con-tent depended on a direct or very close contact of ARD soil and the roots.
The defense response of increased biphenyl, dibenzofuran, phloridzin and other aromatic com-pound contents was observed at significantly lower but detectable levels already in healthy soil. This may play a role in the shifts observed in rhizosphere and bulk soil microbial communities leading to ARD by a gradual enrichment in specialized detrimental communities. The immobile nature of ARD enables old trees to cope with this situation by growing into soil regions not yet affected by ARD. Young trees placed in this situation, however, suffer from severe growth depres-sion known as ARD
Nutritional compound analysis and morphological characterization of spider plant ( Cleome gynandra ) - an African indigenous leafy vegetable
No full textAbout the importance of mitochondrial complex I and associated gamma carbonic anhydrases for plant development, metabolism and the proteome
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Morphologische und molekulare Charakterisierung des Pathogens Colletotrichum gloeosporioides an Gaultheria mit dem Ziel der Erschließung von Resistenzquellen
Get PDFGaultheria procumbens L. ist in der Herbstvermarktung eine der bedeutendsten Zierpflanzen. Die winterharte, mehrjährige und sich über Rhizome bzw. Samen vermehrende Art der Familie Ericaceae kann massiv vom ubiquitär vorkommenden pilzlichen Pathogen Colletotrichum gloeosporioides befallen werden. Hat sich der Erreger einmal im Bestand etabliert, kann dies mitunter zu Totalausfällen führen, in deren Folge die Betriebe den Anbau der Gaultherien aufgeben müssen. Eine Bekämpfung der Mykose stellt sich als besonders schwierig heraus, da das Pathogen latent in der Pflanze vorkommt und Fungizide nur in der juvenilen Phase erfolgversprechend eingesetzt werden können. Ältere Pflanzen erzeugen zudem einen sehr dichten Bestand, sodass das Fungizid nicht mehr an die Stängelbasis gelangen kann, wo das Pathogen hauptsächlich lokalisiert ist. Eine Alternative zum Einsatz von Pflanzenschutzmitteln stellt die Züchtung dar. Mit der Nutzung pflanzengenetischer Ressourcen besteht die Möglichkeit der Entwicklung krankheitsresistenter Formen. Daher lagen die Schwerpunkte dieser Arbeit (1) in der Sammlung, Erhaltung, Vermehrung und Hybridisierung von Gaultheria-Arten, (2) in der Charakterisierung des Pathogens für die Entwicklung eines reproduzierbaren und praktikablen Resistenztests sowie (3) in der Resistenzevaluierung ausgewählter Gaultheria-Arten. Insgesamt konnten 23 der 33 im Gewächshaus kultivierten Gaultheria-Arten erfolgreich auf Anderson-Medium mit Phytohormonzusätzen (9 μM/l Zeatin, 5,7 μM/l Indol-3-essigsäure) als In-vitro-Sprosskultur etabliert werden. Mit Hilfe von 185 Random Amplified Polymorphic DNA Markern erfolgte eine Verwandtschaftsanalyse in der Gattung Gaultheria, die die Basis für anschließende Artkreuzungen bildete. In deren Folge konnten drei interspezifische Hybriden aus G. myrsinoides x G. procumbens gewonnen und molekulargenetisch über RAPD Marker bestätigt werden. In-vitro-Untersuchungen zur Langzeitlagerung von Gaultheria-Pollen machten deutlich, dass Pollen von G. procumbens bei einer dreimonatigen Lagerung bei -20 °C noch bis zu 50 % und bei G. shallon bis zu 70 % keimfähig bleiben kann. Mit zeitlich zunehmender Tiefkühllagerung verringerte sich die Keimrate und ging nach sechs Monaten gegen Null. Hinsichtlich des Pathogens C. gloeosporioides erfolgten Analysen zur Morphologie, Genetik und Virulenz. Anhand der Sequenzanalyse der rDNA-ITS-Region von 30 Isolaten und des Abgleichens der Sequenzen mit veröffentlichten Sequenzen der NCBI Datenbank via BLAST konnte gezeigt werden, dass neben C. gloeosporioides auch C. acutatum an Gaultheria vorkommt. Weiterführende Untersuchungen zum pathogenen Potential ergaben, dass C. acutaum apathogen ist. In einem PCR-basierten Nachweis von C. gloeosporioides aus infiziertem Pflanzenmaterial unter Anwendung von Additiven und Touch-Down-PCR konnten nur unspezifische Amplifikate erzeugt werden. In der Bewertung morphologischer Merkmale wie radiales Myzelwachstum, Koloniefarbe, Myzelstruktur, Setaen- und Konidienmassebildung sowie der Konidienlänge und -breite waren große Differenzen zwischen den 27 untersuchten Isolaten zu beobachten. Es wurden weiterhin Versuche zur Lokalisierung des Erregers an latent befallenen Gaultheria-Trieben durchgeführt mit dem Ergebnis, dass sich das Pathogen hauptsächlich im Wurzelbereich der Pflanze akkumuliert. Diese Resultate bildeten die Grundlage für Substratinfektionsversuche. Inokuliertes Substrat ermöglichte dabei innerhalb von vier Wochen eine Infizierung der Pflanze. Mit den Resistenztestungen über die etablierte Methode der Stängelgrundapplikation konnte eine Art (G. shallon) gegenüber dem hoch virulenten Isolat (P-14) als gering anfällig eingestuft werden. Die Arten G. procumbens, G. pumila und G. hispida reagierten auf das hoch virulente Pathogen mit starken Symptomausprägungen und wurden daher als sehr anfällig eingeordnet.Gaultheria procumbens L. is an important horticultural species in Germany. It is cultivated and used as an ornamental plant for the fall season. The perennial and hardy Ericaceous shrub propagates via seeds and rhizomes. Over the last years, German Gaultheria producers have suffered from enormous losses up to collapses of the whole crop due to the infection with the fungus Colletotrichum gloeosporioides. Only frequent applications of fungicides in the juvenile phase prevent the expansion of the pathogen. In older plants the application of fungicides is less effective and preventive, since the fungus colonizes the lower stem part which cannot be reached by fungicides. An alternative to the application of fungicides is the use of plant genetic resources as disease resistance donors and the development of resistant cultivars. Therefore, the focus of this work was (1) on the collection, maintenance, reproduction and hybridization of different Gaultheria species, on (2) the characterization of the pathogen for the development of a reproducible and practicable resistance test as well as (3) on the evaluation of resistance in selected Gaultheria species. Overall, out 23 of 33 Gaultheria species cultivated in the greenhouse were successfully established on Anderson\u27s medium as in vitro shoot cultures. In further cultivations on Anderson\u27s medium supplemented with phytohormons (9 μM/l zeatin, 5,7 μM/l indole-3-acetic-acid) more shoots were successfully established from shoot segments than from shoot tips. Genetic relationships in the genus Gaultheria were analysed using 185 Random Amplified Polymorphic DNA markers and formed the basis for interspecific hybridisations. Three interspecific hybrids of G. myrsinoides x G. procumbens were molecularly identified by RAPD markers. Studies on the long-term storage of Gaultheria pollen in vitro revealed that pollen from G. procumbens stored for up to three months at -20 °C retains 50 % and from G. shallon 70 % germinating rate. With temporal increasing cold storage germinating rate decreased and went to zero after six months. Concerning to the pathogen C. gloeosporioides the morphological and genetic variability plus its virulence potential were investigated. Based on sequence analysis of the rDNA ITS region in comparison to published sequences in the BLAST database, C. gloeosporioides and C. acutatum were shown to infect Gaultheria. Studies on the pathogenic potential confirmed that C. acutatum is non-pathogenic. In a PCR-based detection of C. gloeosporioides in infected Gaultheria plant material no specific amplicons were obtained, when applying additives and touch-down PCR programmes. The evaluation of morphological characteristics such as radial mycelial growth, colony color, and structure of mycelium, setae formation and mass propagation of conidia as well as their length and width indicated huge differences between the 27 tested isolates. Further experiments were performed on latently infected Gaultheria shoots. They demonstrated that the pathogen accumulates mainly in the root zone of the plant. These results formed the basis for substrate infection experiments, in which contaminated substrate led to an infection of Gaultheria plants within four weeks. Resistance tests showed that G. shallon was less susceptible against a highly virulent isolate (P-14) than G. procumbens, G. pumila and G. hispida when applying a spore suspension at the stem base
Genetische Veränderung von Tabak mittels Zielsequenz-spezifizierter Endonukleasen
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Micropropagation and identification of bacterial endophytes in interspecific hybrid walnuts
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Nahinfrarotspektroskopische Bestimmung des Stickstoff- und Kohlenhydratstatus von Zierpflanzenstecklingen zur Beurteilung des Bewurzelungspotentials
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