Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Pflanzen-Schädlinge lassen sich auf Fluoreszenz-Bildern früh erkennen

04.10.2005


Chlorophyll-Fluoreszenz-Bilder machen den Verlauf des Befalls deutlich: Ein vom Bakterium Pseudomonas syringae in der oberen Hälfte infiziertes Blatt der Ackerschmalwand drei, 24 und 48 Stunden (von links) nach der Infektion. Fotos: K. Bonfig


Links der Erreger des Grauschimmels, Botrytis cinerea, kultiviert auf einer Petrischale. Daneben ein Tomatenblatt, das an zwei Stellen mit dem Pilz infiziert und drei Tage danach fotografiert wurde. Mit der Chlorophyll-Fluoreszenz-Bildgebung (rechts) ist der Pilzbefall schon nach 48 Stunden deutlich erkennbar. Fotos: I. Raacke, M. Papadopoulos, U. Schreiber


Wenn Pflanzen mit Pilzen oder anderen Schädlingen infiziert sind, sieht der Landwirt das oft an Flecken auf den Blättern. Biologen von der Uni Würzburg können einen Befall sogar schon dann erkennen, wenn er mit bloßem Auge noch gar nicht zu sehen ist.


Pflanzen sind ständig den Angriffen von Insekten, Pilzen, Bakterien und Viren ausgesetzt. Die Schädlinge stehlen ihnen die Kohlenhydrate, die bei der Photosynthese entstehen. Indirekt richten sie aber noch mehr Schaden an: Bei einer Infektion setzt die Pflanze nämlich Abwehrreaktionen in Gang, in deren Verlauf häufig die Photosynthese und damit auch das Wachstum gehemmt werden.

Diese Hemmung der Photosynthese ist erkennbar, noch bevor sich der Schädling in der Pflanze ausgebreitet hat. Das wird möglich, weil das Blattgrün der Pflanzen, das Chlorophyll, nicht das gesamte Sonnenlicht für die Photosynthese ausnutzen kann. Einen kleinen Teil davon strahlt es als rotes Fluoreszenz-Licht wieder ab. "Wenn man intakte Blätter mit blauem Licht beleuchtet und durch einen roten Filter betrachtet, kann man diese Fluoreszenz sichtbar machen", erklärt Professor Thomas Roitsch. Und man kann die Fluoreszenz messen und feststellen, ob die Photosynthese normal oder schlechter funktioniert.


Hierfür wenden die Würzburger Forscher eine neue Methode an, die Chlorophyll-Fluoreszenz-Bildgebung. Schon geringste Änderungen der Photosyntheserate lassen sich damit entdecken. Mit einer digitalen Schwarz-Weiß-Kamera werden Fluoreszenz-Bilder von Blättern oder ganzen Pflanzen aufgenommen. "Dann berechnet ein Computer die Lichtausnutzung der Blätter und weitere Parameter. Das Ergebnis wird in so genannten Falschfarben dargestellt", sagt der Professor. Vorteil der Methode: Das untersuchte Pflanzenorgan wird durch die Messung nicht geschädigt. So kann der zeitliche Verlauf einer Infektion an ein und demselben Objekt verfolgt werden.

Thomas Roitsch und Susanne Berger vom Lehrstuhl für Pharmazeutische Biologie arbeiten bei diesem Projekt mit Tomaten und der Modellpflanze Arabidopsis thaliana (Ackerschmalwand), deren Erbgut vollständig bekannt ist. Als Krankheitserreger verwenden sie das Bakterium Pseudomonas syringae, das bei Pflanzen den weit verbreiteten Bakterienbrand verursacht, und den Pilz Botrytis cinerea, Erreger des bei Gärtnern und Landwirten gefürchteten Grauschimmels.

Die ersten Ergebnisse: Eine Infektion durch das Bakterium kann mit der Chlorophyll-Fluoreszenz-Bildgebung bereits wenige Stunden später nachgewiesen werden - für das Auge wird sie erst nach 24 Stunden sichtbar. Auch an Tomatenblättern lässt sich ein Befall mit Grauschimmel schon einige Stunden nach dem Aufbringen der Pilzsporen nachweisen, während die Symptome ebenfalls erst 24 Stunden später auftreten.

Derzeit untersuchen die Wissenschaftler, ob verschiedene Erreger die Fluoreszenz der Blätter jeweils spezifisch verändern und sich so unterscheiden lassen. Das könnte für die Praxis von Bedeutung sein: Rechtzeitig erkannte Infektionen bei Nutzpflanzen würden sich gezielt behandeln lassen, bevor die Krankheit fortschreitet, auf benachbarte Pflanzen übergreift und zu größeren Schäden führt.

Dieses Projekt wird im Rahmen des Förderschwerpunktes Gentechnik vom Bayerischen Staatsministerium für Umwelt, Gesundheit und Verbraucherschutz finanziell gefördert. Roitsch kooperiert dabei mit dem Institut für Physikalische Biologie der Universität Südböhmen in Nové Hrady in der Tschechischen Republik. Die hierbei anfallenden gegenseitigen Forschungsaufenthalte, besonders auch von Nachwuchswissenschaftlern, werden vom Deutschen Akademischen Austauschdienst (DAAD) gefördert.

Weitere Informationen:
Prof. Dr. Thomas Roitsch,
Telefon (0931) 888-6174,
Fax (0931) 888-6182,
E-Mail: roitsch@biozentrum.uni-wuerzburg.de

Robert Emmerich | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-wuerzburg.de

Weitere Berichte zu: Bakterien Fluoreszenz Infektion Photosynthese Schädling

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Agrar- Forstwissenschaften:

nachricht Bürgerforschungsprojekt SAIN: Urban Farming gemeinsam voranbringen
18.01.2018 | Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT

nachricht Projekt "HorseVetMed": Forscher entwickeln innovatives Sensorsystem zur Tierdiagnostik
17.01.2018 | Universität Leipzig

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Agrar- Forstwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Maschinelles Lernen im Quantenlabor

Auf dem Weg zum intelligenten Labor präsentieren Physiker der Universitäten Innsbruck und Wien ein lernfähiges Programm, das eigenständig Quantenexperimente entwirft. In ersten Versuchen hat das System selbständig experimentelle Techniken (wieder)entdeckt, die heute in modernen quantenoptischen Labors Standard sind. Dies zeigt, dass Maschinen in Zukunft auch eine kreativ unterstützende Rolle in der Forschung einnehmen könnten.

In unseren Taschen stecken Smartphones, auf den Straßen fahren intelligente Autos, Experimente im Forschungslabor aber werden immer noch ausschließlich von...

Im Focus: Artificial agent designs quantum experiments

On the way to an intelligent laboratory, physicists from Innsbruck and Vienna present an artificial agent that autonomously designs quantum experiments. In initial experiments, the system has independently (re)discovered experimental techniques that are nowadays standard in modern quantum optical laboratories. This shows how machines could play a more creative role in research in the future.

We carry smartphones in our pockets, the streets are dotted with semi-autonomous cars, but in the research laboratory experiments are still being designed by...

Im Focus: Fliegen wird smarter – Kommunikationssystem LYRA im Lufthansa FlyingLab

• Prototypen-Test im Lufthansa FlyingLab
• LYRA Connect ist eine von drei ausgewählten Innovationen
• Bessere Kommunikation zwischen Kabinencrew und Passagieren

Die Zukunft des Fliegens beginnt jetzt: Mehrere Monate haben die Finalisten des Mode- und Technologiewettbewerbs „Telekom Fashion Fusion & Lufthansa FlyingLab“...

Im Focus: Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien

Die dünnsten heute herstellbaren Materialien haben eine Dicke von einem Atom. Sie zeigen völlig neue Eigenschaften und sind zweidimensional – bisher bekannte Materialien sind dreidimensional aufgebaut. Um sie herstellen und handhaben zu können, liegen sie bislang als Film auf dreidimensionalen Materialien auf. Erstmals ist es Physikern der Universität des Saarlandes um Uwe Hartmann jetzt mit Forschern vom Leibniz-Institut für Neue Materialien gelungen, die mechanischen Eigenschaften von freitragenden Membranen atomar dünner Materialien zu charakterisieren. Die Messungen erfolgten mit dem Rastertunnelmikroskop an Graphen. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forscher im Fachmagazin Nanoscale.

Zweidimensionale Materialien sind erst seit wenigen Jahren bekannt. Die Wissenschaftler André Geim und Konstantin Novoselov erhielten im Jahr 2010 den...

Im Focus: Forscher entschlüsseln zentrales Reaktionsprinzip von Metalloenzymen

Sogenannte vorverspannte Zustände beschleunigen auch photochemische Reaktionen

Was ermöglicht den schnellen Transfer von Elektronen, beispielsweise in der Photosynthese? Ein interdisziplinäres Forscherteam hat die Funktionsweise wichtiger...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Kongress Meditation und Wissenschaft

19.01.2018 | Veranstaltungen

LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

18.01.2018 | Veranstaltungen

6. Technologie- und Anwendungsdialog am 18. Januar 2018 an der TH Wildau: „Intelligente Logistik“

18.01.2018 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rittal vereinbart mit dem Betriebsrat von RWG Sozialplan - Zukunftsorientierter Dialog führt zur Einigkeit

19.01.2018 | Unternehmensmeldung

Open Science auf offener See

19.01.2018 | Geowissenschaften

Original bleibt Original - Neues Produktschutzverfahren für KFZ-Kennzeichenschilder

19.01.2018 | Informationstechnologie