Phytopathogene Pilze aus mikroskopischer Sicht. Ulrike Steiner INRES Phytomedizin Pflanzenkrankheiten und Pflanzenschutz

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Fabian Winkler
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1 Phytopathogene Pilze aus mikroskopischer Sicht Ulrike Steiner INRES Phytomedizin Pflanzenkrankheiten und Pflanzenschutz

2 Schwefelgelber Porling (Laetiporus sulphureus)

3 Kräuselkrankheit an Pfirsich (Taphrina deformans)

4 Birnengitterrost (Gymnosporangium sabinae) Aecidien

5 Braunrost an Weizen (Puccinia triticina)

6 Apfelschorf (Venturia inaequalis)

7 Falscher Mehltau der Rebe (Plasmopara viticola)

8 Systematische Einordnung der phytopathogenen Pilze a Eucaryot Chromista Grünalgen Planta Choanoflagellata Animalia Fungi Sagenista Oomycota Bacillariophyta Silicoflagellata Chrysophyta Xanthophyta Phaeophyta Chytridiomycota y Zygomycota Ascomycota Basidiomycota

9 Rübenrost (Uromyces betae))

10 Echter Mehltau an Weizen (Blumeria graminis f. sp. tritici)

11 Zeiss Mikroskop 1897 Zeiss Forschungsmikroskop 1997

12 Mikroskopische Verfahren Die Untersuchung phytopathologischer Objekte mit Hilfe der konventionellen Lichtmikroskopie wird erschwert durch die Dicke die hohe Dichte die hohe Heterogenität in räumlicher Verteilung und zeitlichen Auftreten die Komplexität der Strukturen geringe Möglichkeiten zum Nachweis von Vorgängen auf subzellulärer Ebene

13 Lichtmikroskopie Fluoreszenzmikroskopie Mikroskopische Verfahren konfokale Laser Scan Mikroskopie Raster Elektronenmikroskopie Transmissions Elektronenmikroskopie

14 Konfokale Laser Scan Mikroskopie ermöglicht in vitro und in vivo die Aufnahme hoch aufgelöster Fluoreszenzbilder die zerstörungsfreie Zerlegung pflanzlicher und parasitischer Strukturen in optische Schnitte 3D Rekonstruktionen biologischer Strukturen aus Datensätzen von Serien optischer Schnitte die topographische Darstellung biologischer Strukturen die zeitliche Bildfolge von 3D Rekonstruktionen

15 Mikroskopische Techniken in der phytopathologischen Forschung Nachweis von Pathogenstrukturen im Pflanzengewebe Identifikation von Schaderregern Analyse von Wirt Parasit Interaktionen Darstellung von Resistenzreaktionen Charakterisierung von Targets für fungizide Wirkstoffe

16 Fluorochrome und spezifische Substratsonden In Verbindung mit geeigneten g Fixier und Aufhellmethoden: qualitativer und quantitativer Nachweis von Pathogenen räumliche Darstellung von Infektionsstrukturen Erfassung von physiologischen Vorgängen in Pathogen und Pflanzen kinetische Analyse von Wirt Parasit Interaktionen Nachweis von physiologischen Veränderungen während Wirt Parasit Interaktionen

17 Fluochrome zum spezifischen Nachweis von Molekülen Nukleinsäuren, Proteine, Kohlenhydrate, h Rezeptoren Zellkompartimenten Mitochondrien, Endoplasmatisches Retikulum, Golgi Apparat, Lysosomen Komponenten des Cytoskeletts Actin, Mikrotubuli physiologischen Vorgängen Vitalität, ph Wert, Ionenfluxe, Mitochondrienaktivität

18 Diagnose und Taxonomie partielle Taubährigkeit, Ährenfusariose gelblich weiße Ährchen Körner ggrau oder rötlich verfärbt

19 Konidien verschiedener Fusarium spp. Fusarium culmorum Fusarium graminearum Interferenz-Kontrast, 100er-Objekt Fusarium cerealis Fusarium poae

20 Diagnose und Taxonomie Echter Mehltau an Tomaten (Oidium lycopersicum)

21 Sawadaea tuslasnei Diagnose und Taxonomie

22 APS-Homepage Erysiphales: Formen der Cleistothecien

23 Cleistothecium Phyllactinia guttata

24 Cleistothecium Eichenmehltau (Microphaera alphitoides)

25 Pseudothecium Venturia inaequalis

26 APS-Homepage Typische Strukturen der Sporen der Uredinales (Rostpilze)

27 Uredosporen Braunrost an Weizen (Puccinia triticina)

28 Uredosporenlager Puccinia triticina CLMS Säurefuchsin

29 Formen der Teleutosporen bei Rostpilzen (Pucciniaceae) Braunrost an Weizen (Puccinia triticina) A = Uromyces, B = Tranzschelia, C = Gymnoconia, D = Triphragmium, E = Gymnosporangium, F, G = Puccinia, H = Phragmidium APS-Homepage

30 Phragmidium mucronatum Uredosporen und Teleutosporen des Rosenrostes

31 Uredosporen und Teleutosporen des Rosenrostes Stereomikroskopie Interferenzkontrast Phragmidium mucronatum

32 Infektionsstrategien i phytopathogener h Pilze Pilze C und N heterotroph Besiedelung des Lebensraums Pflanze für Nährstoffaufnahme und Reproduktion durch phytopathogene Pilze abhängig von einer effektiven Infektion der Pflanzen außerhalb der Pflanzen wechselnde Umweltbedingungen unterschiedliche Strategien des Eindringens in Pflanzen

33 Infektionswege bei phytopathogenen Pilzen Adhäsion auf der Pflanzeno oberfläche e Keimung Keimschlauchwachstum (Appressoriumbildung) Eindringung im Gewebe intakte Oberfläche natürliche Öffnungen Verletzungen z.b. Stomata Etablierung eines stabilen Wirt Pathogen Verhältnisses: biotroph, hemibiotroph bzw. nekrotroph

34 Adhäsion an Oberflächen Venturia inaequalis Coomassie blue

35 Keimung und Appressorienbildung beginnende Keimung 2 hpi Keimschlauchbildung 4 hpi Beginn der Appressorienbildung 8 hpi Venturia inaequalis

36 Penetration der Pflanze Venturia inaequalis Appressorienbildung und Primärstroma Primärstroma und Laufhyphen

37 Infektionsstrukturen von Septoria nodorum an Weizen Durchlichtmikroskopie Chloralhydrat Anilinblau CLMS Chloralhydrat Säurefuchsin

38 Besiedelung der Pflanze Venturia inaequalis

39 Keimung und Appressorienbildung Penetrationskeil Papille Blumeria graminis f. sp. tritici

40 Appressorien und Papillenbildung Blumeria graminis f. sp. tritici Penetrationskeil Appressorium Appressorium Cytoplasmaaggregation an Eindringungsstelle Zellwand Lichtmikroskopie mit hochauflösender Videotechnik

41 Schematische Darstellung der an Papillenbildung beteiligten Zellreaktionen Pathogen Elicitoren Regulation Ca 2+ K + H + Kallose Zellwand Papille Plasmalemma 13ß 1,3 ß Glucan Synthase ER Mitochondrien i [Ca 2+ ] cyt + NTPs Aktivierung Cytoplasma Tonoplast Vakuole [Ca 2+ ] vak

42 Haustorienbildung zur Nährstoffaufnahme Blumeria graminis f. sp. tritici Coomassie nach Wolf & Fric

43 Phytophthora infestans

44 Entwicklungszyklus von Phytophthora infestans Radke und Rietmann 1990

45 Zoosporenschlupf von Phytophthora infestans Sporangium Zoospore

46 Penetrationsstelle von Phytophthora infestans 1 Stunde nach Inokulation Zellkern konfokale Laser-Scan-Mikroskopie, Vitalfärbung mit DiOC 6

47 Haustorienbildung und Myzelbildung Phytophthora infestans Schwammparenchym Haustorium Palisadenparenchym Lichtmikroskopie, Säurefuchsin

48 Topographische Darstellung der Entwicklung von Phytophthora infestans in Tomatenhypokotyl 2 Tage nach Inokulation 3 Tage nach Inokulation Primärvesikel konfokale Laser Scan Mikroskopie, Färbung mit Säurefuchsin

49 5 Tage nach Inokulation Topographische Darstellung der Entwicklung von Phytophthora infestans in Tomatenhypokotyl konfokale Laser Scan Mikroskopie, Färbung mit Säurefuchsin

50 Ende Pythium splendens

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