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Agrarwissenschaften (Subject) / Phytomedizin (Lesson)

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• Microsphaera alphitoides (5) Erreger des Eichenmehltaus Reich: Fungi; Abteilung: Ascomycota Wirt: Stieleiche, Traubeneiche, Rotbuche, Edelkastanie Biologie: Überwinterung unter Knospenschuppen, Kleistothecienbildung bei warmer Witterung im Spätsommer, Chasmothecien enthalten zahlreiche Asci (4-16) Symptome: weißlicher Mycelbelag auf der Blattoberseite und -unterseite, stark befallene Blätter rollen sich ein und nekrotisieren, kümmern von Trieben
• Reich Fungi; Abteilung: Basisiomycota (4) Bildung einer Basidie mit meist 4 Basidiosporen gut entwickeltes, septiertes Myzel; Septen des dikaryotischen Myzels mit Poren (dolipores Septum) mehr oder weniger ausgedehnte dikaryotische Phase mit dikaryotischen Sporen z.T. obligat wirtswechselnd (Rostpilze)
• Erhalt des dikaryotischen Zustandes der Hyphen (2) konjugierte Mitose - koordinierte Teilung der Zellkerne Schnallenmyzel mit speziellen Septen
• Basidiomycota (3) Rostpilze (z.B. Puccinia, Uromyces, Phragmidium, Cronartium) Brandpilze (z.B. Ustilago, Urocystis, Tilletia) Ständerpilze (z.B. Thanetephorus, Agaricus, Armillaria)
• Reich: Fungi; Abteilung: Basidiomycotina; Unterabteilung: Pucciniomycotina; Klasse: Pucciniomycetes; Ordnung: Pucciniales (Rostpilze) (7) 120 Gattungen, über 5000 Arten Name durch rostbraune Farbe der (Uredo-) Sporenlager vollständiger Zyklus (Euform) mit 5 Sporenstadien: Spermatien, Aecidio-, Uredo-, Telio- (Teleuto-) und Basidiosporen Teliosporen dickwandig (dunkel), meist zweizellig Basidiosporen meist an Phragmobasidie autözische Rostpilze: kein Wirtswechsel (z.B. Bohnenrost) heterözische Rostpilze: mit Wirtswechsel. erfolgt durch Aecidiosporen (z.B. Birnengitterrost, Weizenschwarzrost)
• Sporenformen der Rostpilze (Pucciniales); Beispiel Puccinia graminis f. sp. tritici (Schwarzrost des Weizens) (5) Uredosporen (n+n) -> an Weizen (Blatt, Stängel), Eindringung über Stomata Teliosporen (Teleutosporen, n+n) -> an Weizen (Blatt, Stängel) Basidiosporen (n) -> direkte Eindringung an Berberis vulgaris (Blatt, Stängel) Spermatien (n) -> an Berberis vulgaris (in Spermogonien) Aecidiosporen (n+n) -> an Berberis vulgaris; Eindringung über Stomata in Weizenblätter oder -stängel
• Reich: Fungi; Abteilung: Basidiomycota; Unterabteilung: Ustilaginomycotina (6) 48 Gattungen, ca. 1500 Arten Bildung von Telio- (=Brand-) und Basidiosporen schwarze Sporenmassen (dickwandige, diploide Brandsporen zur Überdauerung) dikaryotisches Myzel infektiös an Pflanzen nicht alle Stadien obligat biotroph (z.B. Ustilago maydis) Unterscheidung nach Infektionsort: Lokal-, Keimlings-, Trieb-, Blüten-, Embryo-Infektion
• Venturia inaequalis (4) Erreger des Apfelschorfs (Anamorph Spilocaea poni) (Reich: Fungi; Abteilung: Ascomycota; Klasse: Dothideomycetes; Ordnung: Pleosporales) Wirt: Apfel Biologie: nach Überwintern an Blättern Bildung von kugeligen Pseudothecien; im Frühjahr Ascosporenflug; Zellen der Ascosporen ungleich groß; Anamorph Spilocaea bildet Konidien an Annelliden Symptome: braun-schwärzliche, später zusammenfließende Flecken an Blättern, Nekrosen und vorzeitiger Blattverlust, an Früchten dunkle, rissige Flecken
• Formen der Infektion bei Ustilaginomycotina (4) Keimlingsinfektion: Weizensteinbrand (Tilletia sp.), Gerstenhartbrand (Ustilago hordei), Roggenstängelbrand (Urocystis occulta) Triebinfektion: Maisbeulenbrand (Ustilago maydis) Blüteninfektion: Haferflugbrand (Ustilago avenae) Blüten-/Embryoinfektion: Gertsenflugbrand (Ustilago nuda)
• Bekämpfung von Brandkrankheiten (3) Weizensteinbrand (Tilletia caries): Saatgutreinigung, Beizung Gerstenflugbrand (Ustilago nuda): Beizung mit systemischen Mitteln Maisbeulenbrand (Ustilago maydis): Fruchtfolge, Vermeidung von Verletzungen, Bekämpfung von Fritfliege und Maiszünsler
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• Reich: Fungi; Abteilung: Basidiomycotina; Unterabteilung: Agarimycotina (2) sexuelle Reproduktion an gut entwickelten Fruchtkörpern Basidien palisadenartig im Hymenium angeordnet
• Fusarium spp. Erregerkomplex der Stängel- und Wurzelfäule, der partiellen Taubährigkeit (Weizen), Auflaufkrankheiten, Keimlings-, Stängel- und Kolbenfäulen (Mais) Wirt: kommen an nahezu allen ökonomisch wichtigen Wirtspflanzen vor, besonders an Getreide (Weizen, Gerste, Mais,...) Symptom: im Weizen Stängel- und Wurzelfäule sowie partielle Taubährigkeit; Maisanbau: Auflaufkrankheiten, Keimlings-, Stängel- und Kolbenfäulen
• Cercospora beticola (4) Erreger der Cercospora-Blattflecken (Reich: Fungi; Abteilung: Ascomycota (Fungi Imperfecti)) Wirt: Zuckerrübe, Spinat, Mangold, Rote Beete Biologie: Saprophyt, überlebt als Mycel auf Pflanzenrückständen und Unkräutern; im Frühjahr Bildung von Konidien an Stromata, welche durch Wind und Regen übertragen werden Symptom: kreisrunde 2-5 mm große grau-braune Blattflecken umgeben von einem braun-violetten Rand; bei starkem Befall Zusammenlaufen der Flecken, gesamte Blätter nekrotisieren
• wirtschaftlcihe Bedeutung von Bakteriosen an Nutzpflanzen (8) ca. 200 Bakteriosen beschrieben Ertragsverluste vor allem durch Fäulnisbildung 17 der 45 bedeutendsten Bakteriosen führen zu Verlusten von mehr als 1 Mio. Dollar pro Jahr in Mitteleuropa jährlich 5-8% Verluste durch Pectobacterium carotovorum (früher E. carotovora) beim Lagern von Kartoffeln verursachen verschiedenste Symptome große Bedeutung kaum bekämpfbar
• Prokaryonten (6) einzellig oder Trichom-bildend ohne echten Zellkern, keine Kernmambran Kernregion (Nukleoid); Plasmide -> Plasmide können zwischen Bakterien ausgetauscht werden saprophytisch bzw. parasitär; C-heterotroph Zellwand aus Murein: wichtigstes Unterscheidungsmerkmal; einschichtig = gram-positiv; mehrschichtig = gram-negativ teils Sporenbildung, teils begeißelt; einzellige Dauersporen
• Bakterien - Klassifizierung (3) 1600 Spezies, davon ca. 100 phytopathogen Differenzierung in Spezies, Subspezies zusätzlich: Pathovar und Rasse (taxonomische Einteilung nach Bergey's Manual of Determinative Bacteriology (seit 1923))
• Bakterien - Morphologie (2) große Vielfalt Zellen kleiner als bei Eukaryonten
• Bakterien - Vermehrung (3) asexuell: binäre Teilung, selten Knospung parasexuelle Rekombination: Konjugation: partielle Fusion; Transformation: Übertragung freier DNA; Transduktion: Übertragung durch Phagen verschiedene Mechanismen zum Austausch und zur Rekombination von Erbinformationen
• Bakterien - Überdauerung (3) Endosporenbildung Exosporenbildung (u.a. bei Streptomyces) physiologisch ruhende Zellen
• Gram-Färbung von Bakterien (4) Färbung mit Kristallviolett (basisch) und Jod -> Komplexbildung (blau) anschließende Gegenfärbung mit Fuchsin Gram-positive Bakterien (Bacillus subtilis): Peptidoglucan der Zellmembran bindet den Farbstoff Gram-negative Bakterien (Escherichia coli): äußere Membran verhindert Bindung des Farbstoffs; Zellen absorbieren den Farbstoff der Gegenfärbung
• Aufbau der bakteriellen Zellwand (3) Gram +: Peptidoglucan (GlcNAc + MurNAc); Plasmamembran; Cytoplasma Gram -: Kapsel; äußere Membran; Peptidoglucan (GlcNAc + MurNAc); Plasmamembarn; Cytoplasma Mureinsäure (MurNAc) kommt nur in Bakterienzellwand vor
• Bakterien - Pathovar (4) Gruppe von Bakterienstämmen, die Krankheit an einer Wirtspflanzenart verursachen z.B. Pseudomonas syringae, Xanthomonas campestris hohe Wirtsspezifität befallen nur eine Pflanzenart, z.B. X. campestris pv. pelargonii
• Bakterien - Rassen (2) Pathovare mit Sorten-spezifischer Rassendifferenzierung weitere Einschränkung der Wirte innerhalb einer Pflanzenart, z.B. 9 Rassen von P. syringae pv. glycinea
• wichtigste Bakteriosen in Europa (7) Agrobacterium tumefaciens - Wurzelkropf an Gehölzen, Zierpflanzen Clavibacter michiganense - Welke an Tomate, Kartoffel Erwinia amylovora - Feuerbrand an Obstgehölzen, Quarantäneschädling Pectobacterium carotovorum - Nassfäule an Gemüse Pseudomonas syringae - Blattfleckenkrankheit Ralstonia solanacearum - Schleimfäule der Kartoffel Streptomyces scabies - Schorf an Kartoffel
• phytopathogene Bakterien und deren Symptome (5) Chlorosen Nekrosen Fäulen Welken und Abstoßungen von Pflanzenorganen teratologische Veränderungen (Veränderungen im Wachstum, z.B. Tumorwachstum)
• Phytoplasmen - z.B. Apfeltriebsucht Apfeltriebsucht wird verursacht von Phytoplasmen - zellwandlosen Bakterien, die nur in den Siebröhren (Phloem) befallener Pflanzen vorkommen; Vektoren sind Blattflöhe (Psylliden)
• Bakterien - sonstiges (5) bei bakterieller Welke klebrige Strukturen durch Kohlenhydrate keine Antibiotika im Pflanzenschutz erlaubt (Europa) -> bzw. nur in Ausnahmefällen Feuerbrand: befallene Blätter fallen nicht ab; besonders Blüten werden befallen -> Öffnungen Bakterien können intakte Cuticula nicht überwinden wenn sie im Gewebe sind -> Pektinasen -> zerstören Pektin zwischen den Zellen -> Wasser tritt aus -> Nassfäule
• Virus allgemein (5) nichtzellulär organisierter Parasit, unbeweglich, keine Teilung eigene genetische Information Einschleusung in zelluläre Systeme Replikation durch Mechanismen der Wirtszellen die meisten pflanzenpathogenen Viren sind RNA-Viren, davon viele einzelsträngig
• Unterschiede Virus - andere Pathogene (7) Viren ohne eigenen Energiestoffwechsel nur ein Nukleinsäure-Typ (RNA oder DNA, + oder -, Einzel- bzw. Doppelstrang) unempfindlich gegenüber Antibiotika, da keine Zellteilung Größe: in einer linearen Dimension Durchmesser < 120 nm (Pflanzenviren) bzw. < 300 nm (Vertebraten-Viren) Eklipse (= Finsternis) beim Replikationszyklus: in Wirtszellen Zerlegung in Kapsidproteine und Nukleinsäure und damit elektronenmikroskopisch nicht mehr als Partikel nachweisbar gelten nicht als Lebewesen, da kein eigener Stoffwechsel Nachweis von Viren sehr schwierig und aufwendig
• Klassifizierung von Viren (2) 1) nach dem Wirtsorganismus: tier- und humanpathogene Viren Viren in Arthropoda Viren in Bakterien (Bakteriophagen) Viren in Samenpflanzen und Farnen (Phytophagen) 2) nach Genom-Organisation, Morphologie, Verhalten in Wirt und Vektor, serologische Verwandtschaft: 36 Gruppen pflanzenpathogener Viren 2 Gruppen insektenpathogener Viren
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• Charakteristika zur Klassifizierung von Viren (6) Art und Struktur der Nukleinsäure Größe des Virions und des Genoms: 20-500 nm (sphärisch), 12 bis 300-2000 nm (Stäbchen); im Elektronenmikroskop gut erkennbar; Genom-Größe 2000 bis 1.200.000 bp Struktur des Kapsids Wirt(e) Mechanismus der Replikation 73 Virus-Familien (derzeit)
• Merkmale phytopathogener Viren (5) Proteinhülle umgibt Nukleinsäure nur eine Art von Nukleinsäure - überwiegend RNA < 300 nm (zumindest in einer Dimension) kein eigener Stoffwechsel (kein Lebewesen) weitgehend unempfindlich gegenüber Antibiotika
• Viroid (9) infektiöse Nukleinsäure ohne Proteinhülle Symptome: Nekrosen, Chlorosen, Zwergwuchs etc. kleinste Form der Krankheitserreger: 240-400 Nukleotide; zu klein, um ein Protein zu kodieren Genom zirkular, RNA, einsträngig, 250-400 Nukleotide interne Basenpaarungen stabilisieren stäbchenförmige Gestalt Viroid-RNA kodiert nicht für Proteine Replikation durch zelluläre (pflanzliche) DNA-abhängige RNA-Polymerasen; ohne Helfer-Virus RNA mit Enzym-Eigenschaften, d.h. schneidet bzw. ligiert sich selbst (Ribozyme) Kommunikation mit molekularer Maschinerie der Wirtszelle über Struktur und Sequenz der RNA
• Virion(en) komplette(s) Partikel
• Kapsid Hülle, aus Kapsomeren bestehend
• Envelope zusätzliche Hülle; auch Peplos/Peplomere(n); aus Membranbestandteilen der Wirtszellen
• Charakteristika phytopathogener Viren (6) Viren mit RNA (überwiegend) Genom 0,3 bis 28 kb Viren mit DNA, Genom 3 bis 10 kb Envelope selten geringe Komplexität des Genoms geringe morphologische Komplexität Genom häufig geteilt
• Nomenklatur der Viren (3) Benennung in englischer Sprache Name setzt sich aus engl. Wirtsnamen, dem charakteristischstem Symptom auf der Wirtspflanze und "virus" zusammen Schreibweise kursiv, wenn das Taxon gemeint ist; normal, wenn das Virus als biologische Einheit gemeint ist
• Virus-Taxonomie = Klassifizierung (4) alle Viren in einer universellen Taxonomie klassifiziert kein natürliches System, da keine gemeinsame Herkunft der Viren basiert auf verschiedensten Kriterien: Art der Nukleinsäure (DNA, RNA, ss, ds, -, +), Genomorganisation, Sequenz der Basen; Form (Morphologie) der Viren; Übertragungsart derzeit ca. 4000 Virusarten bekannt, davon > 1000 Pflanzenviren
• Charakteristika von +ssRNA (4) Virion enthält codierenden RNA-Strang, kann abgelesen werden an Ribosom weit verbreitet bei Pflanzenviren RNA-Viren mit linearen Genomen empfindlich gegenüber Nukleasen und divalenten Kationen (wie ssDNA-Viren)
• Charakteristika von -ssRNA-Viren (2) Virion enthält den nicht-codierenden RNA-Strang Stabilität der RNA-abhängigen RNA-Polymerase durch Nukleokapsid
• Charakteristika von dsRNA-Viren (3) Transkription mittels viraler RNA-abhängiger Polymerasen ikosaedrisches Kapsid Kapsid bleibt in Zellen intakt (Schutz des Genoms?)
• Charakteristika von ssDNA-Viren (5) kleines Genom, 2-7 kb (Stabilität von ssDNA < dsDNA) zirkulares Genom keine Envelopes Kapsid ikosaedrisch nur Geminiviren phytopathogen
• Charakteristika von dsDNA-Viren mit reverser Transkription (5) großes, unfragmentiertes Genom (Stabilität durch dsDNA) geringe Fehlerrate bei Replikation nur Caulimoviridae phytopathogen reverse Transkriptase nutzt RNA-Template für DNA-Erstellung reverse Transkriptase in Kapsid verpackt (ähnlich wie RNA-abhängige Polymerase bei +ssRNA- und -ssRNA-Viren)
• Morphologie der Pflanzenviren (4) helikale Viren: starre Stäbchen (z.B. Tobacco mosaic virus); flexible Fäden (z.B. Potato virus Y) isometrische (= ikosaedrische) Viren (z.B. Cucumber mosaic virus) Zwillingspartikel: Geminiviren komplexe Viren: mit Hülle, bazilliform (Gattung Rhabdovirus); mit Hülle, rund (= sphärisch) (Gattung Tospovirus); mit Doppelkapsid (Gattungen Phytoreovirus, Fijivirus, Oryzavirus)
• Pathogenese von Viruskrankheiten (4) in Pflanzen durchlaufen Viren drei aufeinander folgende Prozesse, um eine anfällige Pflanze zu besiedeln: Infektion einzelner Zellen: Replikation Zell-zu-Zell-Transport: Replikation; Transport in benachbarte Zellen Langstreckentransport: Replikation; Transport in benachbarte Zellen; Transport in Zellen aller Pflanzenteile
• Virusbefall von Pflanzen (4) Pflanzenviren müssen äußere Barrieren der Pflanzenzellen - Kutikula, Zellwand - überwinden keine zellulären Rezeptoren (wie bei Viren von Tieren und Bakterien) bekannt Infektion des Cytoplasmas nach mechanisch herbeigeführtem Überwinden der Zellwand durch Vektoren oder Verletzungen Übertragung: horizontal: über geschädigte Zellwände; vertikal: Vererbung von den Eltern
• Virusübertragung von Pflanze zu Pflanze (7) mechanisch: experimentell durch Abreiben von Virus-haltigem Pflanzensaft auf Blätter ('firmly but gently'); Virus-kontaminierter Boden wird auf Pflanzenoberflächen verweht, wo Partikel Mikroläsionen bedingen; Aneinanderreiben von Blättern; Bearbeitungsmaßnahmen vegetative Vermehrung (Stecklinge, Knollen, Rhizome, Edelreisvermehrung, Meristemkultur etc.) Saatgutübertragung Pollenübertragung Aufnahme über die Wurzeln (vektorlose Bodenübertragung) parasitische Blütenpflanzen, z.B. Cuscuta (Kleeseide) Vektoren
• Vektorübertragung von Pflanzenviren (9) Blattläuse (Aphidae) Schmierläuse (Planococcus) Weiße Fliegen (Bemisia, Trialeurodes) Zikaden (Jassidae, Zikadellidae) Blattwanzen (Piesmidae, Miridae) Thripse (Frankliniella) Gallmilben (Eriophydae) Nematoda (Longidoridae, Trichodoridae) Protista, Pilze (Polymyxa, Spongospora, Olpidium)
• nicht-persistente Virusübertragung (5) häufigste Form, Viren auch mechanisch übertragbar kurze Akquisitionszeit (Probesaugstich Sekunden-Minuten; Epidermis) Viren binden an Spitze der Stechborsten keine Latenzzeit, Abgabe sofort in Epidermisgewebe Infektiosität lässt schnell nach

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