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Projekt 1: Genetic Barcoding legt Lebensmittelpanschern das Handwerk

Identifizierung
Welche Art ist das? Diese Frage ist oft zentral für die Nutzung von Pflanzen und vor allem bei neuen Ernährungs- und Medizintrends alles andere als trivial. Wir arbeiten an neuen Ansätzen, die auf Genetic Barcoding beruhen.

Biologische Frage: Wie kann man Arten einfach und sicher identifizieren?

Die Identifizierung von Arten ist nicht nur die Grundlage für ökologische Untersuchungen und Kartierungen, sondern spielt auch in der Angewandten Biologie eine immer wichtigere Rolle. Neue Trends in der Ernährung wie Ayurveda oder Traditionelle Chinesische Medizin, Globalisierung von Handel und Ernährung, aber auch die unkontrollierte Einwanderung neuer Pflanzen (Neophyten) sind nur einige der Felder, wo einfache und sichere Identifizierung von Pflanzenarten gefragt sind. Spezialisten mit der entsprechenden Formenkenntnis werde jedoch immer seltener. Dies stellt beispielsweise die Behörden, die für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit zuständig sind, vor große Probleme.

Unser Ansatzpunkt: Genetic Barcoding

Es geht also darum, die klassische Artbestimmung durch neue Methoden zu ergänzen (nicht zu ersetzen!), die auch für Routineuntersuchungen geeignet sind. In mehrjähriger Arbeit wurden hierfür für verschiedene Organismengruppen, darunter auch Pflanzen, Markergene identifiziert, die artspezifisch sind und mithilfe PCR-basierter Methoden erhoben werden können. Die Grundidee dieses Genetic Barocoding ist, dass man ähnlich wie der Barcode im Supermarkt jedes einzelne Produkt identifiziert, jede Art mit einem solchen Satz von Markern eindeutig identifzieren kann. Freilich ist ein Genetic Barcode nur so gut oder so schlecht wie die zugrundeliegende Artbestimmung - wenn die nicht stimmt, stimmt auch der Barcode nicht. Daher gehen wir so vor, dass wir die Arten von Interesse auch morphologisch gut charakterisieren. Auf der Basis eines Barcodes lassen sich dann PCR-basierte Tests entwickeln, mit denen man schwer zu unterscheidende Arten auseinanderhalten kann.

Projekt:

Auf der Basis der genetic barcodes sollen nun im Rahmen des Projekts für ausgewählte Arten aus der Ayurvedischen Medizin, aber auch für Modearten in Tees und Gewürzmischungen (z.B. Lemon Myrtle) PCR-basierte Nachweistests zu entwickeln, mit denen die Identifizierung einer Art in einer Probe schnell und sicher möglich ist. Vor allem kann man damit auch toxische Surrogatarten ausschliessen und so die TCM sicherer machen. Parallel dazu sollen für diese Arten zellbiologische Monographien entwickelt werden. Neben DNS-Isolation und molekularbiologischen Verfahren kommen also auch histologische Verfahren (Mikrotomie, Histochemie, Fluoreszenzmikroskopie) und phylogenetische Analysen (molekulare Stammbäume) zum Einsatz.

Hintergrundinformationen zu diesem Projekt

68. Jürges, G., Beyerle, K., Häser, A., Nick, P. (2009) Development and validation of microscopical diagnostics for ‘Tulsi’ (Ocimum tenuiflorum L.) in ayurvedic preparations, Eur. Food Res. Technol. 229, 99-106 - pdf (Exemplarische Arbeit, wo wir zum ersten Mal zeigen, wie man durch die Kombination von molekularen Markern und histologischen Verfahren Surrogate von neuartigen Nahrungsmitteln nachweisen kann).


Projekt 2: Ex-situ Erhaltung und Nutzung von Crop Wild Relatives

Hoernchen
Ein Kandidat für die Resistenz? Bei einigen der resistenten Wildreben findet sich an der Innenseite der Spaltöffnung eine zusätzliche Cuticularleiste, die bei anfälligen Sorten oder Wildreben fehlt (Bild Michael Rühle)

Biologische Frage: Wozu eine Arche Noah für die Europäische Wildrebe?

Die Europäische Wildrebe (Vitis vinifera ssp. sylvestris Gmelin) ist die Stammform unserer Kulturrebe. Sie kommt nur noch an sehr wenigen Standorten in den Oberrheinauen vor und steht kurz vor der Auslöschung. Nur wenige Menschen wissen überhaupt, dass es die Europäische Wildrebe überhaupt gibt – wozu also der Aufwand, um diese Art zu erhalten, die nur von ein paar Spezialisten überhaupt wahrgenommen wird? Natürlich ist jede Art ein Wert an sich, der geschützt werden sollte. Darüberhinaus gibt es aber noch ganz handfeste praktische Gründe, warum sich der Aufwand lohnt:

Unser Ansatzpunkt: ex-situ Erhaltung von Crop Wild Relatives als genetische Resource

Unsere Untersuchungen zeigten, dass einige der Wildreben gegen Krankheiten wie den Falschen Mehltau und die Schwarzfäule immun sind. Die Wildrebensammlung des KIT stellt daher ein sehr wertvolles Reservoir für die Züchtung von pilzresistenten Reben dar. Vor allem gegen die Schwarzfäule gab es bislang keine Immunität bekannt. Aus diesem Grund verfolgen wir in einem vom Bundesministerium für Landwirtschaft, Ernährung und Verbraucherschutz geförderten Projekt gemeinsam mit dem Aueninstitut der Universität Karlsruhe eine neuartige Strategie der Arterhaltung, bei der geobotanische Standortsuntersuchungen, ex-situ Erhaltung und -Vermehrung und molekulargenetische Untersuchung interdisziplinär verbunden werden.

Projekt

Wir haben einen Satz hochauflösender SSR-Marker etablieren können, mit denen sich die Individuen der letzten zusammenhängenden Wildpopulation auf der Halbinsel Ketsch unterscheiden lassen. Die Verwandtschaftsverhältnisse zwischen den Individuen sind inzwischen weitgehend aufgeklärt, in einem zweiten Schritt geht es nun darum, die Ursachen zwischen der beobachteten Immunität und morphologischen (Stomatadichte, Wachsschichten, Stomatastruktur, Behaarung) und biochemischen (Bildungen von antimikrobiellen Abwehrstoffen wie Stilbenen) Besonderheiten aufzuklären und diese auf die Familienstruktur zu beziehen. Ziel ist es, genetische Faktoren in den einzelnen Familien zu identifizieren und mit am Julius-Kühn-Institut kartierten genetischen Markern zu korrelieren. Damit lassen sich dann nach der Kreuzung vielversprechende Individuen schon im Sämlingsstadium herausfinden (sogenanntes marker-assisted breeding). Methodisch kommen also morphologisch-anatomische Verfahren ebenso zum Zuge wie die Analyse molekulargenetischer Marker.

Hintergrundinformationen zum Projekt

[32] Nick, P. (2010) Ex-situ Erhaltungskulturen im Botanischen Garten des Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Ber. Ges. Pflanzenbauwiss. 5, 136-139 – pdf – einfacher Übersichtsartikel zu unserem Konzept für Schutz und Nutzung sogenannter Crop Wild Relatives.

Link zu den Seiten über Erhaltungskulturen des Botanischen Gartens des KIT

 


Projekt 3: Der Letzte Mohikaner - Rettung und Evolution des Wilden Sellerie

Sellerie
Der Kultursellerie entstand im 16. Jahrhundert aus dem Wilden Sellerie. Dabei wurden vor allem auch Bitterstoffe weggezüchtet. Der Geschmack wurde dadurch milder – aber die Pflanze verlor dabei auch ihre Immunität gegenüber Pilzkrankheiten.

Biologische Frage: Wozu braucht der Mensch den Wilden Sellerie?

Nur wenige Menschen wissen überhaupt, dass es den Wilden Sellerie überhaupt gibt – wozu als Aufwand betreiben, um eine Art zu erhalten, die nur von ein paar Spezialisten überhaupt wahrgenommen wird? Das ist eine berechtigte Frage – allein, Artenschutz ist alles andere als ein Zeitvertreib für weltferne Wissenschaftler, sondern hat ganz handfeste Hintergründe: Wilder Sellerie ist eine Stammart für eine Kulturpflanze (ein sogenannter Crop Wild Relative) und daher eine Schatzkammer für Gene, die für die Züchtung von großer Bedeutung sind. Beispielsweise ist der Wilde Sellerie gegenüber bestimmten Pilzkrankheiten resistent und enthält einige medizinisch nutzbare Wirkstoffe, die beim Kultursellerie weggezüchtet wurden und die sich je nach Herkunft unterscheiden. Wenn der Wilde Sellerie ausstirbt, verschwindet damit auch diese genetische Vielfalt, die das Rohmaterial für die Pflanzenzüchtung bildet. Aus diesem Grund wurde der Wilde Sellerie vom Bundesministerium für Landwirtschaft, Ernährung und Verbraucherschutz als eine besonders schutzwürdige Art eingestuft.
 

Unser Ansatzpunkt: Kombination von ex-situ Erhaltung, in-situ Erhaltung und wissenschaftliche Begleitung

 

Der Wilde Sellerie, die Stammform unseres Kultursellerie, ist nur noch an einem stark bedrohten Standort in der Nähe von Karlsruhe erhalten und wird im Rahmen des ASP-Programms des Landes durch ex-situ Erhaltungskulturen im Botanischen Garten des Karlsruhe Institute of Technology erhalten. Durch Auswilderungen von Kultursorten bzw. durch Einschleppung nahe verwandter Neophyten ist die genetische Identität dieser Population bedroht. Mit Bastardisierungen und damit der fortschreitenden genetische Auslöschung dieser Wildart ist damit zu rechnen. Mithilfe hochauflösender genetischer Marker soll die genetische Identität der in den Erhaltungskulturen vermehrten Klone abgesichert und deren Etablierung am natürlichen Standort verfolgt werden.

 
Projekt
 
Der Wilde Sellerie (Apium graveolens) liebt salzhaltige Böden und kommt deshalb vor allem entlang der Meeresküsten vor. Im Binnenland ist er selten – zumeist in der Nähe salziger Quellen – zu finden.  Ab dem 16. Jahrhundert enstanden allmählich durch Züchtung die heutigen Kulturformen des Sellerie wie Knollensellerie, Stangen- und Schnittsellerie. Aufgrund der großen Verwandtschaft ist die Unterscheidung nicht einfach. Zunächst geht es einmal darum, hochauflösender PCR-basierte genetische Marker zu etablieren, um die verschiedenen Formen sicher voneinander zu unterscheiden. In einem zweiten Schritt lassen sich dann mithilfe dieser Marker nicht nur Identität und genetischer Zustand der Wilden Sellerie abklären, sondern auch über weitere Akzessionen (alte Sorten, aber auch Wildfunde aus anderen Regionen Europas) die Geschichte untersuchen. Die molekularen Untersuchungen sollen von morphologischen und histologisch-anatomischen Untersuchungen begleitet werden. Je nach Zeit und Interessenslage wäre es auch denkbar, interessante Inhaltsstoffe, wie z.B. das als Krebsheilmittel diskutierte Apigenin zu extrahieren und mittels HPLC zu vergleichen.

Hintergrundinformationen zum Projekt

[32] Nick, P. (2010) Ex-situ Erhaltungskulturen im Botanischen Garten des Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Ber. Ges. Pflanzenbauwiss. 5, 136-139 – pdf – einfacher Übersichtsartikel zu unserem Konzept für Schutz und Nutzung sogenannter Crop Wild Relatives.

Stand des Erhaltungsprojekts auf den Seiten des Botanischen Gartens des KIT


Projekt 4: Il Crodo - Dolce Vita im Reisfeld

Crodo
Weedy Red Rice (Crodo) imitiert Kulturreis und benutzt die Kultivierungsarbeit des Menschen für seine eigene Fortpflanzung, hat aber Wildarteneigenschaften behalten, vor allem Dormanz und Samenabwurf.

Biologische Frage: Wie entstehen und evolvieren Kulturparasiten?

Etwa die Hälfte aller Lebewesen leben parasitisch, also auf Kosten anderer Lebewesen. Kulturparasiten sind Pflanzen, die Photosynthese betreiben wie andere Pflanzen auch. Sie schmarotzen also eigentlich nicht. Sie nutzen aber das vom Menschen mit viel Aufwand gepflegte Biotop Acker, um es sich hier auf Kosten der Kulturpflanzen gut gehen zu lassen. Sie parasitieren also auf der vom Menschen bereitgestellten Kultur (das Wort bedeutet ursprünglich Ackerbau…) und richten so riesige Schäden an. Sehr oft sind Kulturparasiten eng mit den kultivierten Nutzpflanzen verwandt, weshalb es schwierig ist, sie durch Herbizide einzudämmen ohne die Nutzpflanze selbst zu schädigen. Welche evolutionären Faktoren führen zu dieser Strategie und wie wird Kulturparasitismus als stabilisiert. Erst wenn wir das verstehen, können überhaupt nachhaltige Strategien gegen Kulturparasiten entwickelt werden.

Unser Ansatzpunkt: Biologie und Evolution von Weedy Red Rice / Crodo

Weedy Red Rice ahmt den Kulturreis perfekt nach. Der Schaden entsteht dadurch, dass nach der Samenreife die Karyopsen nicht auf der Ähre bleiben, sondern abfallen. In Norditalien wird er daher sehr treffend als Il Crodo (von lombardisch crodar – abfallen) bezeichnet. Im Schlamm können sie mehrere Jahre überleben und keimen im nächsten Frühjahr wieder aus, wenn der neue Reis ausgesät wird. Binnen weniger Jahre ist dann das Reisfeld komplett unterwandert. Dem Bauern bleiben dann nur leere Ähren. Aus diesem Grund wird beim Saatgut sorgfältig darauf geachtet, dass sich nicht versehentlich Karyopsen vom Roten Reis hineingeschmuggelt haben. Dazu kann man die Spelzen entfernen und sieht dann einen rötlichen Schimmer auf der Aleuronschicht. Allerdings hat der Rote Reis auf diese Routineuntersuchungen schon reagiert - es gibt inzwischen Varianten, die nicht mehr rot sind und daher von den Züchtern nicht mehr erkannt werden. Die Mimikry ist also perfekt. Die Ernteeinbußen durch Weedy Red Rice können bis zur Hälfte der Reisernte ausmachen.

Projekt

Über eine Kooperation mit Kollegen in Turin konnten wir am Botanischen Garten des KIT eine geographisch gut charakterisierte einmalige Sammlung von Crodo-Akzessionen etablieren, mit deren Hilfe Ursprung von Crodo und mögliche Genflüsse mit Kulturreis untersucht werden können. Dazu werden hochauflösende molekulare Marker, aber auch morphologische, chemische und physiologische Merkmale untersucht und in einen evolutionsbiologischen Zusammenhang gebracht.

Hintergrundinformationen zum Projekt

Diplomarbeit von Thomas Horn über Weedy Red Rice - pdf


Projekt 5: Resveratrol - Chemische Kriegsführung und das French Red Wine Paradox

Resveratrol
Resveratrol - für die Weinrebe eine wirkungsvolle Waffe für die Abwehr von Pathogenen, für den Menschen eine wirkungsvolle Medizin gegen Herzinfarkt.

Biologische Frage: Wie verteidigen sich Pflanzen gegen Krankheiten?

 

Pflanzen können nicht weglaufen, wenn sie bedroht werden. Das Einzige, was ihnen bleibt, ist chemische Kriegsführung gegen Angreifer. Wenn eine Pflanzenzelle attackiert wird, wird eine evolutionär sehr alte Form von Immunreaktion ausgelöst. Auslöser sind kleine "Brösel", die von der Außenseite des Angreifers abschilfern und von spezifischen Rezeptoren der Pflanze erkannt werden (sogenannte Elicitoren). Dabei wird nicht nur versucht, die Eindringstelle mit Kallose abzudichten und den Eindringling mit Enzymen und reaktiven Sauerstoffradikalen zu schwächen, es werden auch sekundäre Pflanzenstoffe, sogenannte Phytoalexine, gebildet, die für Mikroorganismen giftig sind. Interessant ist nun, dass viele dieser Phytoalexine auf den Menschen eine positive medizinische Wirkung entfalten. Darum ist in den letzten Jahren gerade auch die Medizin an diesen Phytoalexinen Interesse gefunden.

Unser Ansatzpunkt: Reiner Wein durch Wilde Reben

Die Weinrebe ist sehr anfällig gegen Krankheitserreger, was großen Aufwand für den Pflanzenschutz mit sich bringt. Beispielsweise gehen etwa 70 % der Fungizidproduktion auf das Konto des Weinbaus. Die meisten dieser Erreger, wie etwa der Falsche Mehltau der Weinrebe (Plasmopara viticola) haben sich gemeinsam mit wilden Weinarten entwickelt, die offenbar gut mit diesem Erreger zurechtkommen. Die Evolution hat dieses Problem also schon gelöst – kann man die natürliche Artenvielfalt wilder Weinarten nutzen, um neue Strategien zum Schutz unserer anfälligen Rebsorten zu entwickeln? Genau dies ist Thema eines Forschungsprojekts gemeinsam mit dem Staatlichen Weinbauinstitut in Freiburg. Wir untersuchen hierbei die Reaktion verschiedener Wildrebenarten aus aller Welt auf eine Infektion mit dem Falschen Mehltau. Dabei werden Blattstücke verschiedener Wirtsarten unter denselben Bedingungen infiziert und die Entwicklung des Erregers nach Anfärbung mit fluoreszenten Farbstoffen im Blattinneren mithilfe von fluoreszenzmikroskopischen Methoden verfolgt. Hierbei zeigten sich unterschiedliche Reaktionsmuster: Arten aus Amerika und Sibirien zeigten Resistenz - der Erreger konnte zwar durch die Spaltöffnungen eindringen, aber nach kurzer Zeit wurde seine weitere Entwicklung abgestoppt. Unsere Kulturreben wie die Sorte 'Müller-Thurgau' waren jedoch wie erwartet sehr anfällig. Der Erreger dringt hier durch die Spaltöffnungen ein und bildet im Blattinneren innerhalb von wenigen Tagen ein ausgedehntes Geflecht von Hyphen, mit denen er den Wirt förmlich aussaugt. Wir haben nun untersucht, ob sich das Anschalten von Abwehrgenen zwischen anfälligen Kulturreben und resistenten amerikanischen Wildreben unterscheidet. Dabei zeigte sich, dass bei den resistenten Wildreben das Gen für Stilbensynthase sehr schnell und stark hochgeregelt wird, während dieses Gen bei Kulturreben kaum reagiert. Das Produkt der Stilbensynthase ist Resveratrol. Resveratrol hat in den letzten Jahren als Ursache des French Red Wine Paradox in der Medizin Furore gemacht - der rätselhafte Befund, warum die Franzosen mit ihrer fett- und fleischreichen Ernährung weit seltener an Herz-Kreislauf-Problemen erkranken als die ebenso ungesund lebenden Nord-Amerikaner liess sich dadurch erklären, dass das obligate Glas Rotwein zum Essen Resveratrol enthält, was die negativen Folgen eines hohen Cholesterinpegels ausgleichen kann.

Projekt

Durch Extraktion und Aufreinigung über HPLC konnten wir inzwischen Resveratrol direkt messen und bestätigen, dass dies in der resistenten Wildrebe Vitis rupestris schneller und stärker gebildet wird als in der anfälligen Sorte 'Pinot Noir'. Es gab aber noch eine Überraschung: das Schicksal des Resveratrols scheint sich nämlich in den beiden Arten zu unterscheiden. Während bei Pinot Noir das Resveratrol schnell mit einem Zucker verkuppelt und dadurch inaktiviert wird, fehlt diese Glycosylierung bei der resistenten Wildrebe, so dass Resveratrol sich zu dem noch aktiveren Viniferin zusammenlagern kann. Diese Untersuchungen haben wir mit Zellkulturen und künstlichen Elicitoren durchgeführt. Nun geht es darum, dies im evolutionären Kontext mit wirklichen Pflanzen und wirklichen Angreifern zu untersuchen, um verstehen zu können, wie das entstanden ist. Dafür wird unsere Wildrebensammlung, die inzwischen phylogenetisch gut untersucht ist, eingesetzt. Hier werden Infektionsversuche mit Blättern oder Blattscheiben durchgeführt und untersucht, wie sich die Resveratrolmuster verwandter Arten unterscheiden. Langfristiges Ziel ist es natürlich, genetische Faktoren zu identifizieren, die für die Resistenzzüchtung eingesetzt werden - für den sogenannten Biowein ein absolutes Muss.

Hintergrundinformationen zum Projekt

80. Qiao, F., Chang, X., Nick, P. The cytoskeleton enhances gene expression in the response to the Harpin elicitor in grapevine. J. Exp. Bot. 61, 4021–4031 - pdf - in dieser Arbeit zeigen wir, dass bei der resistenten Art Vitis rupestris Stilbensynthase induziert wird, wobei die Mikrotubuli bei der Signalverarbeitung mitwirken.

69. Jürges, G., Kassemeyer, H.H., Dürrenberger, M., Düggelin, M., Nick, P. (2009) The mode of interaction between Vitis and Plasmopara viticola Berk. & Curt. Ex de Bary depends on the host species. Plant Biol. 11, 886-898  - pdf - in dieser Arbeit entwickeln wir unseren Ansatz, die in der Evolution entstandene Vielfalt von Reaktionsmustern für die Aufklärung der pflanzlichen Abwehr zu nutzen.


Projekt 6: "Das Parfüm" - Evolution von Duftstoffen bei der Weinrebe

Wildwein
Der Vergleich von evolutionären Strategien verschiedener Wildreben führte zur Entdeckung eines chemischen Signals, an dem sich der Falsche Mehltau bei der Infektion orientiert.

Biologische Frage: Wie finden Pathogene ihr Ziel?

Sogenannte biotrophe Krankheitserreger haben sich in einem langen evolutionären Prozess an ihren jeweiligen Wirt angepasst. Sie bringen den Wirt nicht um, sondern steuern ihn so um, dass sie lange Zeit auf ihm leben können. Der Falsche Mehltau der Weinrebe (Plasmopara viticola, früher oft auch als Rebenperonospora bezeichnet) ist biotroph. Mit seinen natürlichen Wirten, nordamerikanischen Wildreben, hat sich ein Gleichgewicht eingestellt, bei dem es nur selten zu schlimmen Symptomen der Wirtsrebe kommt. Auf der Kulturrebe, die ja aus Europa stammt und daher ein sogenannter „naiver Wirt“ ist, wird der Falsche Mehltau zu einem der gefährlichsten Krankheitserreger der Weinrebe. Er wurde um 1860 aus Nordamerika nach Bordeaux eingeschleppt und verbreitete sich von dort innerhalb weniger Jahre über ganz Europa und kann je nach Witterung bis zu 30 % der Ernte vernichten. Die Zoosporen von P. viticola heften sich nach dem Schlüpfen binnen weniger Minuten an den Spaltöffnungen an, bilden einen Keimschlauch und verschwinden im Blattinnern. Dadurch ist es sehr schwierig, ihn mit chemischen Pflanzenschutzmitteln zu bekämpfen. Es müssen also neue Strategien entwickelt werden. Wenn es gelänge, das Signal zu finden, mit dem diese Zoosporen sich so schnell orientieren können, könnte man versuchen, diese chemische Kommunikation zu beeinflussen.

Unser Ansatzpunkt: evolutionäre Zellbiologie

Wir etablierten im Botanischen Garten des KIT eine umfangreiche Sammlung von Wildreben aus aller Welt. Mithilfe molekularer Marker konnten wir damit die Verwandtschaftsverhältnisse abklären und Vergleiche des Infektionsverhaltens anstellen. Dabei zeigte sich erwartungsgemäß, dass Kulturreben dem Erreger völlig hilflos ausgeliefert sind, während Wildreben aus dem Osten Nordamerikas, die mit dem Erreger koevolviert sind, die Infektion kurz nach dem Einwachsen ins Gewebe stoppen können. Bei Arten aus Asien und einigen Arten aus dem Westen Amerikas zeigte sich hingegen völlig überraschend eine völlig neue Strategie: Hier kann der Erreger gar nicht erst eindringen, weil er die Spaltöffnung nicht findet. Es muss also ein orientierendes Signal des Wirts geben, das die Sporen des Erregers zur Spaltöffnung hin leitet. Die Evolution hat offenbar bei den ostasiatischen Wirtsarten dieses Signal so verändert, dass die Sporen des Erregers irregeführt werden – eine Täuschungsstrategie also.

Was ist dieses orientierende Signal? In Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Wilhelm Boland (Max-Planck-Institut für Chemische Ökologie, Jena) gelang uns der Nachweis, dass die Spaltöffnungen kleine Aldehyde (Hexanal und Nonanal) abgeben, die eine chemotaktische Reaktion der Zoosporen auslösen können. Durch Zugabe von externem Nonanal kann man die Zoosporen so verwirren, dass sie den an sich hochanfälligen Müller-Thurgau nicht mehr infizieren können.

Projekt:

Unklar ist nun noch, welche Strategie die ostasiatischen Wildreben verfolgen – produzieren sie überhaupt keinen Lockstoff oder produzieren sie ihn überall, so dass die Sporen verwirrt werden? Dies soll in einem großangelegten „Schnüffelversuch“ überprüft werden, der im Mai stattfinden wird. Dazu sollen die volatilen Signale zahlreicher Pflanzen von Müller-Thurgau bzw. von der pakistanischen Wildrebe Vitis jaquemontii im botanischen Garten des KIT aufgefangen und dann am MPI in Jena analysiert werden. Parallel dazu wollen wir uns noch die Biosynthese dieser kleinen Aldehyde anschauen – interessanterweise konkurriert diese mit der für Abwehrreaktionen zentralen Jasmonatbiosynthese um dasselbe Substrat. Die Regulation von Schlüsselenzymen in den beiden Arten sollte daher spannende Einblicke in die Biologe des „Parfüms“ der Weinrebe erlauben.

Weiterführende Informationen zu diesem Projekt

69. Jürges, G., Kassemeyer, H.H., Dürrenberger, M., Düggelin, M., Nick, P. (2009) The mode of interaction between Vitis and Plasmopara pdf – Evolutionärer Vergleich der Infektionsmuster mit der ersten Beschreibung der “Täuschungsstrategie“ ostasiatischer Wildreben.

78. Tröndle, D., Schröder, S., Kassemeyer, H.H., Kiefer, C., Koch, M.A., Nick, P. (2010) Molecular Phylogeny of the Genus Vitis Based on Plastidic Markers. Am. J. Botany 97: 1168-1178 – pdf – Beschreibung und Molekulare Phylogenie unserer Wildrebensammlung.

 

 

 


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Letzte Änderung: 06.12.2010

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