Nachweis und Charakterisierung von Rhizoctonia solani, dem Erreger der Späten Rübenfäule an Zuckerrüben

Autor/in: Führer Ithurrart, M. E.
Jahr: 2003
Zeitschrift: Dissertation
Verlag: Cuvillier Verlag Göttingen
ISBN: 3-89873-91

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Abstract

Die Bedeutung der Späten Rübenfäule an Zuckerrüben, die durch den Pilz Rhizoctonia solani (KÜHN) verursacht wird, hat in den letzten Jahren in Deutschland deutlich zugenommen. Rhizoctonia solani wird in Anastomosegruppen unterteilt, die physiologische Leistungen und die Pathogenität gegenüber einem bestimmten Wirt oder einer Wirtsgruppe widerspiegeln. Zum Nachweis der Späten Rübenfäule wurden morphologische, serologische (mittels ELISA) und molekulargenetische PCR-Methoden mit spezifischen Primern durchgeführt. Zur Charakterisierung der von Zuckerrüben isolierten Rhizoctonia-Herkünfte wurden physiologische Methoden wie der Hyphenfusionstest, biochemische Methoden (Pektinase-Isoenzymanalyse), molekulargenetische Methoden (RAPD) und Fingerprintverfahren mit VNTR- und ERIC-Primern sowie Anastomosegruppen spezifische Primer verwendet. Nach spezifischer Diagnose und Charakterisierung von Rhizoctonia solani wurde eine Verbreitungskarte für Deutschland, basierend auf der Sammlung von Isolaten der Vegetationsperioden 1998 bis 2001, erstellt. Weiterhin wurden mit Isolaten von Rhizoctonia solani Untersuchungen unter standardisierten Bedingungen im Gewächshaus zur Aggressivität und zwischen ausgewählten Isolaten zur Hemmwirkung durchgeführt. Die Schädigung der Zuckerrüben wurde mittels Bonitur und Messung von Qualitätsparametern bestimmt. Folgende Ergebnisse wurden erzielt: Viele Isolate konnten bereits anhand typischer morphologischer Merkmale Rhizoctonia solani zugeordnet werden. Der serologische Nachweis von Rhizoctonia solani mittels ELISA wurde überprüft und erlaubte zusätzlich die Quantifizierung der Pilzbiomasse im Wirtsgewebe. Ein sicherer Nachweis des Erregers wurde molekulargenetisch anhand von PCR-Analysen mit für Rhizoctonia spp. spezifischen Primern erreicht. ELISA-Test und PCR erlauben somit eine exakte Diagnose des Erregers. Zur Charakterisierung von mehrkernigen und zweikernigen Rhizoctonia-Isolaten erwies sich die Kernfärbung mit dem DAPI-Fluoreszenzfarbstoff als gut geeignet. Die Pektinase-Isoenzymanalyse erlaubte eine zuverlässige Einteilung von Isolaten in Anastomosegruppen und –untergruppen. Durch PCR-Methoden wurden unterhalb der Ebene der Anastomoseuntergruppe Polymorphismen zwischen Isolaten von AG 2-2IIIB aufgedeckt. Mittels RAPD-Analyse, VNTR- und ERIC-PCR konnten AG 1 und ihre drei Untergruppen (1A, 1B, 1C) sowie AG 2-1, AG 2-2 und die Untergruppen IIIB und IV, AG 3, AG 4, AG 5 und die zweikernigen Isolate von Rhizoctonia-Stämmen differenziert werden. Vergleichende PCR-Analysen mit RAPD-, VNTR- und ERIC-Primern sowie die Zymographie ergaben eine Übereinstimmung in der Gruppierung der untersuchten Isolate in Anastomosegruppen und -untergruppen. Die spezifischen Primer erlaubten eine Zuordnung der Isolate zu der AG 2-2. Die entwickelten Methoden ermöglichten eine Charakterisierung von Rhizoctonia solani nicht nur an Zuckerrüben, sondern auch an anderen Wirtspflanzen. Dagegen erwies sich der Hyphenfusionstest zur Einteilung von Rhizoctonia-Isolaten aufgrund der Störanfälligkeit durch Umwelteinflüsse und der damit verbundenen hohen Fehlerrate als nicht praktikabel. Ebenso kann eine morphologische Charakterisierung verschiedener Isolate anhand der Pigmentierung, Form des Myzels und Wachstumsgeschwindigkeit nur als erster Hinweis zur Unterscheidung von Isolaten dienen. Das Standard-Isolat R 9, das für das Resistenz-Zuchtprogramm in Fort Collins benutzt wird, konnte anhand der Isoenzymanalyse und molekulargenetischer Untersuchungen entgegen den Angaben anderer Autoren nicht der AG 2-2IIIB, sondern der AG 2-2IV zugeordnet werden. Die Aggressivitätstests zeigten eindeutig, dass nur Isolate der AG 2-2 die Späte Rübenfäule verursachen konnten. Bei starkem Befall mit Rhizoctonia solani wurden die Rübenfrischmasse sowie der Zuckergehalt deutlich vermindert und der Gehalt an reduzierenden Zuckern, Natrium und -Amino-N deutlich erhöht, während sich der Kaliumgehalt kaum veränderte. Die Gehalte an Saccharose und reduzierenden Zuckern eignen sich auch bei schwacher und mittlerer Schadensausprägung besonders gut zur Beschreibung eines Rhizoctonia-Befalls. Erstmalig wurde die Verbreitung von Rhizoctonia solani in Deutschland erfasst und eine Isolatebank mit mehr als 200 Pilzherkünften angelegt. Befallsschwerpunkte liegen in Schleswig-Holstein, im Rheinland, in Niederbayern und Südbaden. Von 163 Rhizoctonia-Isolaten wurden 155 Isolate der AG 2-2IIIB (95 %), eines der AG 2-1, sechs der AG 5 und eines der zweikernigen Rhizoctonia zugeordnet. Es konnte jedoch kein Zusammenhang zwischen genetischen Polymorphismen bzw. Anastomosegruppen und -untergruppen und geographischen Regionen dem Aggressivitätsverhalten oder anderen physiologischen Merkmalen nachgewiesen werden. Reduzierend auf die Krankheitsausprägung in der Pflanze wirkte eine gegenseitige Hemmung von Isolaten. Durch Vorinokulation mit einem nicht-pathogenen Isolat konnte der Befall am Rübenkörper z. T. erheblich vermindert werden und zukünftig als neuer Weg zur induzierten Resistenz genutzt werden. Eine integrierte Kontrolle der Späten Rübenfäule umfasst neben pflanzenbaulichen Aspekten und dem Einsatz von Fungiziden in der Pillenhüllmasse insbesondere den Anbau resistenter Zuckerrübensorten. Diese Untersuchung liefert durch die Charakterisierung von Isolaten entscheidende Grundlagen für den Züchtungsprozess und Ansatzpunkte für ein Konzept zur biologischen Bekämpfung der Späten Rübenfäule.

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