Pflanzenproduktion I (Fach) / Pflanzenkrankheiten (Lektion)

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• Ernährungsformen von Parasiten Biotrophie: ausschließlich von lebenden Pflanzenzellen Pertho- (Nekro-)trophie: von totem Gewebe, das durch den Erreger geschwächt bzw. abgetötet wurde Saprotrophie: von totem Substrat, das bereits vorhanden ist
• geringe Spezialisierung der Pathogene Erreger haben ein breites Wirtsspektrum Gurkenmosaikvirus: Gurken, Tomaten, Paprika, etc. • Pectobacterium carotovora: Kartoffeln, Mohrrüben, ec. Candidatus Phytoplasma asteris: Astern, 30 andere Arten Botrytis cinerea: Alpenveilchen, Erdbeere, Weinrebe, Salat, Koniferen
• Ausgeprägte Spezialisierung der Pathogene Erreger befallen nur wenige, verwandte Pflanzen Ackerbohnenmosaikvirus: Ackerbohne und Erbse Erwinia amylovora: Birne und andere Rosaceae Phytophthora infestans: Kartoffel und Tomate
• Formae specialis, Varietäten und physiologische Rassen: Morphologisch nicht unterscheidbare Unterarten eines Erregers, an eine bestimmte Pflanzengattung, -art oder -sorte angepasst
• Bedingungen für die Entstehung einer Krankheit Disposition der Pflanze (Präsisposition) Fähigkeit des Erregers eine Pflanze zu befallen: Pathogenität: qualitativ (ja / nein); pathogen oder apathogen  Virulenz: quantitativ; schwach virulent, hoch virulent  Aggressivität: unabhängig vom Wirtsgenotyp  Zusammentreffen von Wirt und Pathogen: Indirekte Übertragung: Durch Vehikel (unbelebte Überträger) oder Vektoren (Organismen) Direkte Übertragung (Optimale, minimale) Infektionsbedingungen: Temperatur (Blatt-) Feuchtigkeit
• Erreger von Pflanzenkrankheiten - Pilze Heterotrophe Organismen, ohne Chlorophyll Eukaryotisch, meist fadenförmig (filamentös) und mehrzellig Zellwände aus Chitin und anderen β-Glucanen Glykogen primäres Speicherprodukt Keine mobilen Stadien / Strukturen Vermehrung (= Reproduktion) durch Sporen
• Struktur und Morphologie von Pilzen Zellwand der Pilze Hauptbestandteil Chitin (= N-Acetylglucosamin) Auch Hemicellulosen, Hexosa- ne, Kohlenhydrate, Proteine, Salze, z.T. Pigmente (Melanin, etc.) Zellwand der Oomycota: Hauptbestandteil Cellulose Chitin Neben Cellulose das am weitesten verbreitete Polysaccharid Unterscheidet sich von Cellulose durch Acetamidgruppe Pilze, Gliedertiere (Exoskelett), Weichtiere (Mollusca) Dient der Strukturbildun
• saprotroph Ernährung ausschließlich von totem organischen (pflanzlichem) Material Beispiel: Holz-zersetzende Pilze
• obligat biotroph auf lebendes Gewebe angewiesen
• fakultativ biotroph Ernährung von lebendem Gewebe, können sich aber auch saprotroph ernähren
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• perthotroph besiedeln lebendes Gewebe, töten es ab und ernähren sich von totem Gewebe
• Hyphen Grundstruktur des vegetativen Wachstums Fadenförmige Abfolge von Zellen, durch Septen voneinander getrennt (Hyphen ohne Septen coenocytisch) Eukaryotisch Wachstum, Aufnahme von Nährstoffen und Wasser Apikales Spitzenwachstum durch mitotische Zellteilung
• Myzel Gesamtheit der Hyphen, Thallus (= Körper, äußere Erscheinung)
• Stroma (Pilze) Kompakte Aneinanderlagerung zu einer Kissen-ähnlichen Struktur, auf oder in der ein Fruchtkörper (Sporokarp) gebildet wird
• Sklerotium Harte und widerstandsfähig Hyphenaggregation zum Überdauern ungünstiger Bedingungen, oft melanisiert
• Rhizomorph Strangförmige Zusammenlagerung mit hohem Grad interner Strukturierung, Hyphen verlieren ihre Individualität, mit dicker Rinde und Wachstumsspitze
• Appressorium (Pilze) Spezialisierte Infektionsstruktur an der Spitze von Keimschläuchen Anheftung (Adhäsion) an die Wirtsoberfläche, bilden eine Penetrationshyphe Penetrationshyphen können z.T. harte künstliche Oberflächen – Folien, nicht-abbaubare Mylar-Membranen – durchstoßen Protoappressorien: leichte Anschwellung der Hyphenspitze mit ähnlicher Funktion wie Appressorium
• Sporen (Pilze) Bildung Mitotische Teilung: asexuell gebildet (Anamorph) Meiotische Teilung: sexuell gebildet (Teleomorph) Oft an Sporenträgern (Sporophor) gebildet Zur Vermehrung und Ausbreitung Zum Überleben (Chlamydosporen) Erneutes Wachstum beginnt mit Keimschlauch
• Chlamydosporen Dickwandige Sporen, die der Überdauerung dienen
• Sporangiosporen werden in einem Sporangium gebildet; Cytoplasma teilt sich in Sporangiosporen auf, die später entlassen werden; Sporangien träger (= Sporangiophor)
• Konidien Konidie wird an der Spitze bzw. Seite spezialisierter Hyphen (= Ko nidiophor) gebildet
• Sporenbehälter (Pilze) Sporokarb / Sporangium besteht aus Myzel und ist Ort der Sporenbildung Inokulumproduktion Z.T. mit sexueller Rekombination verbunden Verschiedene Formen und Farben Taxonomische Einteilung anhand der Art des Sporenbehälters Z.T. makroskopisch sichtbar: Symptom dunkle Punkte
• Behälter asexuell gebildeter Sporen Acervulus (pl. Acervuli): Hyphenmatte mit kurzen Konidienträgern und Konidien, umgebendes Gewebe vom Wirt Pyknidium (pl. Pyknidien): Hohlkörper aus Hyphen, der Konidienträger mit Konidien enthält Synnema (pl. Synnemata): Gruppe von langen zusammengelagerten (verschmolzenen) Konidiophoren, anderen Spitze Konidien gebildet werden
• Sexuelle Vermehrung (Kernphasenwechsel) - Pilze Plasmogamie (P!): Fusion von (zwei) Protoplasten (Zellen); Zelle mit zwei Kernen (N + N) Karyogamie (K!): Fusion der Kerne (2N) Meiose (M!): Reduktionsteilung einer Zelle, bei der die Zahl der Chromosomen den haploiden Zustand erreicht  Bei einigen Pilzgruppen folgt K! P! schnell, bei anderen ist K! von P! zeitlich und räumlich getrennt Phytopathogene Pilze meistens Kernphase n (Ascomycota) oder n + n (Basidiomycota), nur Zygote (= Zelle nach Karyogamie) ist 2n Oomycota (Chromista) im Lebenszyklus überwiegend 2n Thallus der Ascomyceten haploid, Ascokarpe dikaryotisch Thallus der Basidiomyceten meist dikaryotisch Heterokaryose: einige Pilze enthalten in ihren Hyphen Kerne mit unterschiedlichen Genotypen
• Pilze – Sexuelle Vermehrung (Gameten) Sexualorgane: Gametangien – enthalten Gameten Isogameten / Isogametangien: männlich und weiblich nicht unterscheidbar Heterogameten / Heterogametangien: männlich und weiblich morphologisch unterschiedlich weiblich: Oogonium, Ascogonium männlich: Antheridium
• Pilze – Sporokarpe der Ascomycota Pseudothecium (pl. Pseudothecien): Ascokarp, Asci direkt in Hohlräumen des pilzlichen Stromas Perithecium (pl. Perithecien): flaschenförmiges Ascokarp mit typischer Wand, mit Öffnung (Ostiolum) zum Freisetzen der Sporen Kleistothecium: kugelförmiges Ascokarp ohne Öffnung Apothecium: tellerförmiges Ascokarp
• Oomycota Hyphen-bildende Mikroorganismen Früher zu den Pilzen gerechnet, heute Chromalveolata, Stramenopila Eng mit Algen verwandt, Zellwandenthält Cellulose Hyphen selten septiert Sexuell gebildete Oosporen Asexuell gebildete einzellige Zoosporen
• Bakterien Prokaryoten (ohne echten Zellkern) Meist einzellig, Ausnahme Actinomyceten Vermehrung durch binäre Zellteilung Bildung von Endosporen (z.B. Bacillus) Meisten phytopathogene Bakterien Gram-negativ Schnelles Wachstum auf verschiedenen Nährmedien Sehr hohe Vermehrungsrate
• Phytoplasmen Gehören zu den Mollicutes (= Bakterien ohne Zellwand) Meist im Phloem von verholzenden Pflanzen Durch Insekten übertragen
• Viren Bestehen aus einer Nukleinsäure (Genom) und einer Proteinhülle Meisten phytopathogene Viren mit RNA, wenige mit DNA Nukleinsäure wird nur in lebenden Pflanzenzellen repliziert Verschiedene Formen: Stäbchen, flexible Stäbchen, Ikosaeder, aus zwei identischen Einheiten
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• Viroide Infektiöse RNA ohne Proteinhülle Geringes Molekulargewicht Ähnlich wie Viren, benötigen lebende Wirtszellen zur Replikation Überleben außerhalb von Wirtszellen möglich Insbesondere in Dauerkulturen (Gehölze, etc.)
• Parasitische Blütenpflanzen Phytopathogene Pflanzen Mit Spross und Samen Einige bilden Chlorophyll, einige ohne Blätter Striga (witch weed) weltweit verbreitet Wurzel-ähnliche Struktur (Haustorium) dringt in Wirtspflanz Seide (Cuscuta sp.) ohne Chlorophyll, mit Samen übertragen
• Nematoden Unsegmentierte Rundwürmer Reproduktion durch Eier, aus denen Larven schlüpfen L2-Stadium infiziert Wirtspflanze Phytopathogene Arten mit Stilett (= hohle Nadelartige Struktur) zur Nahrungsaufnahme Sedentäre Arten bilden an Wurzeln Zysten bzw. Gallen
• autotrophe Ernährungsform Assimilation von CO2 in organische Substanz als Energiequelle Pflanzen, Algen Spezialisierte Bakterien Spezialisierte Protozoa
• heterotrophe Ernährungsform Nehmen organische Substanz als Energiequelle auf Mikroorganismen Nematoden Einige Pflanzen
• Saprophyten (heterotrophe Mikroorganismen) Können totes organisches Material als Energiequelle nutzen Obligate S. – ernähren sich ausschließlich von toter Biomasse Fakultative S. – gewinnen Energie aus toter Biomasse oder lebenden Zellen
• Parasiten (heterotrophe Mikroorganismen) Können lebende Organismen als Energiequelle nutzen Obligate P. – ernähren sich ausschließlich von (einer) Organismen-Art(en) Fakultative P. - gewinnen Energie aus lebenden Zellen oder toter Biomasse
• Eusymbiose Beide Partner – Pflanze und Pilz / Bakterium – profitieren vom Zusammenleben Verbesserte Pflanzengesundheit / verbesserte Nährstoffaufnahme durch Mykorrhizierung der Wurzeln N2-Assimilation durch Rhizobakterien
• Parasitismus Pathogen lebt auf Kosten der Wirtspflanze Beeinträchtigung der Wirtspflanze - Krankheit
• Biotrophe vs. Pertho-/nekrotrophe Ernährungsform Biotrophie Wirtszellen werden nicht abgetötet Keine/wenige Toxine, Enzyme Spezielle Infektionsstrukturen (Haustorien, sing. Haustorium) Penetration direkt oder durch natürliche Öffnungen Enger Wirtspflanzenkreis Begrenzte oder keine saprophytische Phase Obligate oder fakultative Pathogene Pertho-/Nekrotrophie Wirtszellen werden zunächst abgetötet Wirkung von Toxinen und Enzymen Keine spezialisierte Infektionsstrukturen Penetration durch Wunden, natürliche Öffnungen oder direkt Weiter Wirtspflanzenkreis Häufig als Saprophyten Fakultative Pathogene
• Epidemiologie Wissenschaft / Lehre über Populationen der Schaderreger (Pathogene) und der durch sie verursachten Krankheiten Wissenschaft über die Entwicklung von Krankheiten (in Zeit und Raum), Ausbreitung von Pathogenen / Krankheiten und die sie beeinflussenden Faktore Schadtiere: Populationsdynamik Wissen ist Grundlage zur Entwicklung von Bekämpfungsstrategien, insbesondere zur Nutzung von Prognoseverfahre
• Epidemie Zunahme / Ausbreitung einer Krankheit / Population auf einem begrenzten Areal in Zeit und Raum
• Endemie in einem begrenzten Gebiet (auf niedrigem Niveau) immer vorhandene Krankheit / Population (einheimisch)
• Pandemie Epidemie auf einer sehr großen Fläche / Skalenebene, z.B. weltweit, bzw. auf einem Kontinent
• Population Gesamtheit aller Organismen gleicher Art in einem Lebensraum (Habitat)
• Biozönose Alle Populationen (verschiedener Arten), die sich gegenseitig beeinflussen und unter dem Einfluss abiotischer Umweltfaktoren stehen
• Populationsdichte (Abundanz) mittlere Anzahl von Organismen pro Flächen- bzw. Raumeinheit steht in Beziehung zum verursachten Schaden
• Dispersion räumliche Verteilung der Organismen im Habitat: regelmäßig, zufällig, geballt (aggregiert)
• Einfluss des Pathogens auf Epidemien Virulenz: mit der Virulenz nimmt die Reproduktion der Erreger zu Inokulummenge: mehr Inokulum bedeutet stärkere Ausbreitung, bessere Aussichten zu überdauern und höhere Wahrscheinlichkeit einer Primärinfektion in der neuen Vegetationsperiode 
• Formen von Inokulum Inokulum: jede Einheit eines Pathogens, die zu wachsen und einen Infektionsprozess beginnen kann  Oomycota, Fungi: Sporen und Hyphen Bakterien: einzelne Zellen Phytoplasmen: Bakterien-Zellen in einer lebenden Wirtszelle Viren: Virus-Partikel (Virionen) Nematoden: Eier und Larven Charakteristika (beeinflussen Fähigkeit Krankheit zu verursachen): Menge /Konzentration Art Genetische Voraussetzungen: Rasse, Stamm

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