Pflanzen als Pflanzenparasiten. Ralf Kaldenhoff

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1 Pflanzen als Pflanzenparasiten Ralf Kaldenhoff

2 Parasitäre Pflanzen 4100 Spezies aus 19 Familien Allgemeine Charakteristika: Die Wurzel ist meist modifiziert Kontakt zum Wirt erfolgt generell über Haustorien Über Haustorien wird eine Verbindung zum Phloem und / oder Xylem des Wirtes hergestellt Lebenszyklus: Obligate Parasiten benötigen den Wirt um ihren Lebenszyklus zu vollenden Fakultative Parasiten Lebenszyklus kann auch ohne Wirt beendet werden Wirtsorgan Sproßparasiten Wurzelparasiten Nährstoffe Holoparasit ist vollständig von den Nährstoffen des Wirtes abhängig Photosynthese gering oder nicht vorhanden Hemiparasit teilweise auf den Wirt angewiesen (Mineralien / Wasser) Zu Photosynthese fähig

3 Pflanzenparasiten Mistel (Viscum album) Photograph Andrew Dunn

4 Pflanzenparasiten Rafflesia Verbreitungsgebiet: Indonesien und Malaysia

5 Pflanzenparasiten Film von David Attenborough

6 Parasitic Plant Connection

7 Parasitäre Pflanzen in der Landwirtschaft Beispiel 1: Striga Striga ist eine Pflanzengattung aus der Familie der Sommerwurzgewächse (Orobanchaceae). Die Pflanzen parasitieren meist auf Gräsern und sind in den Tropen und Subtropen der alten Welt verbreitet.

8 Parasitäre Pflanzen in der Landwirtschaft Beispiel 1: Striga Ca. 40 Millionen Hektar sind von Striga befallen. Ernteausfälle 20 80% bis hinzu Totalausfall Geschätzte Schadenssumme 1Mrd US$ pro Jahr Die Samen sind klein und überdauern im Boden mehr als 20 Jahre bei Beginn des Nutzpflanzenwachstums keimen die Strigasamen, infizieren die angebauten Pflanzen, blühen und bilden erneut Samen

9 Parasitäre Pflanzen in der Landwirtschaft Beispiel 1: Striga

10 African Agricultural Technology Foundation

11 Parasitäre Pflanzen in der Landwirtschaft Beispiel 2: Orobanche Die etwa 200 Arten der Gattung Sommerwurze (Orobanche) sind krautige, ein oder mehrjährige parasitische Blütenpflanzen. Ihr Verbreitungsschwerpunkt liegt in den warmen und gemäßigten Zonen der nördlichen Erdhalbkugel. Die Samen (0,3 mm) können mehrere Jahre im Boden ausdauern ohne ihre Keimfähigkeit zu verlieren. Keimung wird von Substanzen ausgelöst, die von den Wurzeln der Wirtspflanzen ausgeschieden werden. Erreicht die Keimwurzel eine geeignete Wirtswurzel, dringt sie in diese ein und bildet ein Haustorium

12 Parasitäre Pflanzen in der Landwirtschaft Beispiel 2: Orobanche

13 Parasitäre Pflanzen in der Landwirtschaft Neophyten aes.tamu.edu/mary/brmrape/brmrape.htm

14 Parasitäre Pflanzen in der Landwirtschaft Beispiel 3: Cuscuta Seide oder auch Teufelszwirn (Cuscuta) ist eine über 200 Arten umfassende Pflanzengattung aus der Familie der Windengewächse (Convolvulaceae). Weitere deutsche Namen sind Jungfernhaar, Kletterhur und Hexenseide

15 Parasitäre Pflanzen Cuscuta

16 Parasitäre Pflanzen Cuscuta

17 Parasitäre Pflanzen Cuscuta

18

19 Verbreitung von Orobanchaceae und Convolvulaceae (Cuscuta)

20 Kontrollmethoden https://www.uni hohenheim.de/www380/380b/science/supraregional/control.htm

21 Cuscutaan Coleus

22

23 Biochemische Charakterisierung von Cuscuin Temperature optimum at 30 C K m = μm ,30 0,25 0,20 1/v 8 6 y = 2,044x + 1,115 R² = 0,952 slope 0,15 0,10 0,05 0, temp [ C] /s 9 1/v 8 K i = 0.12 nm 7 ph optimum at slope 0,2 0,15 0,1 0,05 0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 ph pro peptide [fmol] 0,2 nmol FTC Casein 0,4 nmol FTC Casein 0,6 nmol FTC Casein

24 Cuscuin

25 Zellstreckung Pflanzenhormone

26 Zellsteckung Normale Pflanze Pflanze ohne Phytohormon

27 Zellstreckung Pflanzenhormone

28 Zellstreckung Pflanzenhormone Ausschütten von Ca 2+

29 Ca 2+ Signale Mithöfer et al Aequorea victoria

30 Ca 2+ Signale Cuscuta reflexa Haustorium Zeitraffer (24h) Tomate mit Aequorin

31 Ca 2+ Signale 24h nach Anheftung 36h nach Anheftung

32 Zellstreckung Pflanzenhormone Ausschütten von Ca2+ Herstellen von Klebeprotein Wundreaktionen

33 attagp 0 1d 3d 6d attagp mrna attagp GFP Fusion attagp promotor GUS

34 attagp Cuscuta Orobanche attagp promotor GUS attagp promotor GUS

35 Zellstreckung Pflanzenhormone Ausschütten von Ca 2+ Herstellen von Klebeprotein Wundreaktionen

36 Messen der Anheftungskraft von Cuscuta nach Ausschalten des Klebeproteins Federwaage Linie= gemessene Kraft Tomate + Cuscuta Federwaage+ Schreiber Variable Höhe

37 Messen der Anheftungskraft von Cuscuta nach Ausschalten des Klebeproteins

38 Zellstreckung Pflanzenhormone Ausschütten von Ca 2+ Herstellen von Klebeprotein Wundreaktionen

39 Cuscuin Inhibitor 1 Woche behandelt vor der Behandlung

40 Cuscuin Inhibitor

41 chemie.ch/chemie/2006dez/gruenerteufel.shtm

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