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Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2017-05-01 - 2020-04-30

Bodenbürtige Krankheitserreger stellen aufgrund ihrer Langlebigkeit im Boden und ihrer schwierigen Bekämpfung eine besondere Herausforderung für den Pflanzenschutz dar. Die zunehmenden Verbote von synthetischen Fungiziden und das wachsende Verlangen der Konsumentinnen und Konsumenten nach biologisch produzierten Nahrungsmitteln erfordern die Entwicklung von alternativen Gegenmaßnahmen, um langfristig hochwertige pflanzliche Produkte bereitstellen zu können. Eine mögliche Alternative baut dabei auf die Verbesserung der Pflanzengesundheit durch den Einsatz positiv wirkender Mikroorganismen. Diese können Pflanzenkrankheiten mittels spezifischer Mechanismen, wie direktem Antagonismus oder der Induzierung der Pflanzenabwehr, reduzieren. In diesem Projekt liegt der Fokus auf arbuskulären Mykorrhizapilzen und endophytischen Pilzen. Beiden Pilzgruppen ist es möglich, die Wurzeln ihrer Wirtspflanzen zu kolonisieren, die Physiologie dieser zu verändern und dadurch bedingt die Wirtspflanzenresistenz zu erhöhen. Obwohl einige endophytische Sebacinales ursprünglich aus Mykorrhizasporen isoliert wurden, gibt es nahezu keine Informationen über mögliche Interaktionen in Bezug auf die Pflanzengesundheit. Für dieses Forschungsvorhaben wurden neben dem arbuskulären Mykorrhizapilz Funneliformis mosseae zwei Sebacinales-Arten ausgewählt, die bislang noch weitgehend unerforscht sind: Serendipita williamsii und Serendipita herbamans. Beide Arten wurden aus europäischen Böden isoliert. Mögliche Effekte auf das Pflanzenwachstum bzw. ihre Biokontrollaktivität gegenüber bodenbürtigen Schaderregern sind daher von besonderer Relevanz für die gegebenen Umweltbedingungen. Die Forschungsarbeiten zielen darauf ab anhand der Kultur- und Modellpflanze Tomate einerseits die genauen Kolonisierungsprozesse der Wurzeln durch diese beiden Pilze und andererseits das Biokontrollpotential gegen das bodenbürtige Welkepathogen, Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici, aufzuklären. In einem weiteren Forschungsansatz werden mögliche synergistische Effekte zwischen den ausgewählten Sebacinales und dem arbuskulären Mykorrhizapilz auf das Pflanzenwachstum und Biokontrolleffekte gegen das Fusariumwelkepathogen bearbeitet. Die Interaktionen zwischen Tomatenpflanzen, dem Schaderreger und den potentiellen Biokontrollorganismen werden in Glashaus- und in in-vitro-Versuchen und mittels unterschiedlicher Mikroskopietechniken untersucht. Weiters erfolgt eine molekularbiologische Analyse der für die Pflanzenabwehr relevanten Gene und auch die Untersuchung sekundärer Pflanzeninhaltsstoffe mittels chromatographischer Methoden. Dieses Forschungsvorhaben besitzt hohes innovatives Potential, da die erfolgreiche Etablierung dieses Modellsystems, basierend auf in Europa heimischen Organismen, dazu beitragen kann, nachhaltige Pflanzenschutzkonzepte auf der Basis neuer Mikroorganismenkombinationen zu entwickeln.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2017-02-04 - 2020-02-05

Piriformospora indica kolonisiert als Wurzelendophyt verschiedene Pflanzenarten, darunter die Modellpflanze Arabidopsis thaliana. Dieser Pilz fördert Wachstum, Entwicklung sowie Samenproduktion der Wirtspflanze. Zusätzlich kann er die Resistenz gegen verschiedene biotische und abiotische Stressfaktoren erhöhen. Im Gegenzug entzieht dieser Endophyt Kohlenhydrate aus den kolonisierten Wurzeln. Es gibt Hinweise, dass P. indica für seine Entwicklung Hexosen wie Glukose und Fruktose bevorzugt, wobei hier die genauen Mechanismen noch weitgehend unbekannt sind. Daher ist das Ziel dieses Projektes, den Zuckermetabolismus in den mit P. indica kolonisierten Arabidopsis-Pflanzen näher zu untersuchen. Zusätzlich soll getestet werden, welchen Einfluss dieser durch den Pilz modifizierte Zuckermetabolismus auf die Entwicklung und Parasitierungsprozess der Zysten und Wurzelgallen Nematoden hat. Hypothetisch brauchen beide Organismen unterschiedliche Zuckermoleküle als primäre Energiequelle (P. indica – einfache Zuckermoleküle; Nematoden – unverarbeitete Saccharose) und wodurch sie sich stark beeinflussen. Das kann zur Folge haben, dass die Anfälligkeit gegen Nematoden durch die Pilzkolonisierung signifikant reduziert wird. Um diese Hypothese zu testen, werden Expressions-Muster einiger pflanzlicher Saccharosesynthase- (SUS) und Invertase- (INV) Gene analysiert. Diese kodieren für Enzyme, die für die Spaltung von Saccharose in Glukose und Fruktose verantwortlich sind. Des Weiteren sollen unterschiedliche SUS und INV Arabidopsis Mutanten hinsichtlich der Kolonisierungseffizienz von P. indica, der Enzymaktivität der INV, sowie der genauen Zusammensetzung des Zuckergehaltes der kolonisierten Pflanzen analysiert werden. Um die Mechanismen der resistenzsteigernden Wirkung des Pilzes genauer zu untersuchen, werden mittels split-root Systems die systemischen Effekte der P. indica-Kolonisierung auf den Parasitierungsprozess beider Nematodenarten näher charakterisiert. Hierzu werden Attraktions- sowie Infektionstests zur Untersuchung der unmittelbaren Auswirkung des Pilzes auf die Entwicklung der Nematoden durchgeführt. Um die Rolle der von P. indica sekretierten SUS und INV zu analysieren, wird der Pilz entsprechend transformiert, dadurch werden spezifische SUS oder INV Gene ausschaltet. Anschließend wird die Kolonisierungsrate des transformierten Pilzes sowie die Rolle der ausgeschalteten pilzeigenen Enzyme in der Interaktion mit der Pflanze und den Nematoden getestet. Die aus diesem Projekt gewonnenen Erkenntnisse werden das Verständnis über die Interaktion zwischen P. indica und Wirtspflanze erheblich erhöhen und können für die Entwicklung neuer Methoden zur Verbesserung der Pflanzenproduktivität und zum Schutz vor pflanzenparasitären Nematoden und anderer Schädlinge von Bedeutung sein.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2016-12-01 - 2018-03-31

In diesem Forschungsvorhaben soll ein bis jetzt an dem Paradeiser unerforschter endophytischer Pilz (Sebacina vermifera) auf sein Potential zur Erhöhung der Pflanzengesundheit untersucht werden. In ersten Untersuchungen konnten positive Effekte auf das Pflanzenwachstum festgestellt werden. Um diese Effekte genauer zu untersuchen, wird es in diesem Projekt sowohl Labor- als auch Glashausversuche geben. In den Laborversuchen wird das Potential von S. vermifera auf das Pflanzenwachstum und die Aktivierung der Pflanzenabwehr untersucht werden. Exemplarisch für andere Krankheitserreger wird ein bodenbürtiges Pathogen (Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici) in die Versuche integriert werden, um auch eine reale Krankheitsreduktion untersuchen zu können. Dabei werden sowohl Mikroskopie als auch molekulare Methoden eingesetzt werden. In einem zweiten Ansatz, der in einem Glashausversuch durchgeführt wird, soll das Potential von S. vermifera unter praxisnahen Bedingungen untersucht werden. Hierbei sollen auch Entwicklungsparameter wie Zeitpunkt der Blüte, Anzahl der Früchte und auch die Wurzelentwicklung untersucht werden. Weiters wird auch hier das bodenbürtige Pathogen, F. oxysporum, in die Versuche integriert werden. Durch dieses Projekt wird es möglich sein das Potential von S. vermifera für eine nachhaltige Tomatenproduktion besser einzuschätzen. Als mögliche Einsatzgebiete kommen sowohl der Unterglas-Anbau als auch der immer weiter expandierende Hobbygärtnerbereich in Frage. Im Unterglas-Anbau kann es durch eine Erhöhung der Widerstandskraft der Pflanzen zu einer weiteren Reduktion von Pflanzenschutzmitteln kommen. Und auch für den Hobbygärtnerbereich besonders auf extremen Standorten wie auf städtischen Balkonen und auch in Urban Farming Anlagen können endophytische Pilze zu einer nachhaltigen Wachstumsverbesserung und Ertragssicherheit beitragen.

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