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 Biologische Vielfalt von grünlanddominierten Kulturlandschaften unter der Lupe
20.04.2018 | Hochschule Weihenstephan-Triesdorf

nachricht Nitrat-Problem der Landwirtschaft in Luft auflösen
29.03.2018 | Karlsruher Institut für Technologie

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: BAM@Hannover Messe: Innovatives 3D-Druckverfahren für die Raumfahrt

Auf der Hannover Messe 2018 präsentiert die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), wie Astronauten in Zukunft Werkzeug oder Ersatzteile per 3D-Druck in der Schwerelosigkeit selbst herstellen können. So können Gewicht und damit auch Transportkosten für Weltraummissionen deutlich reduziert werden. Besucherinnen und Besucher können das innovative additive Fertigungsverfahren auf der Messe live erleben.

Pulverbasierte additive Fertigung unter Schwerelosigkeit heißt das Projekt, bei dem ein Bauteil durch Aufbringen von Pulverschichten und selektivem...

Im Focus: BAM@Hannover Messe: innovative 3D printing method for space flight

At the Hannover Messe 2018, the Bundesanstalt für Materialforschung und-prüfung (BAM) will show how, in the future, astronauts could produce their own tools or spare parts in zero gravity using 3D printing. This will reduce, weight and transport costs for space missions. Visitors can experience the innovative additive manufacturing process live at the fair.

Powder-based additive manufacturing in zero gravity is the name of the project in which a component is produced by applying metallic powder layers and then...

Im Focus: IWS-Ingenieure formen moderne Alu-Bauteile für zukünftige Flugzeuge

Mit Unterdruck zum Leichtbau-Flugzeug

Ingenieure des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) in Dresden haben in Kooperation mit Industriepartnern ein innovatives Verfahren...

Im Focus: Moleküle brillant beleuchtet

Physiker des Labors für Attosekundenphysik, der Ludwig-Maximilians-Universität und des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik haben eine leistungsstarke Lichtquelle entwickelt, die ultrakurze Pulse über einen Großteil des mittleren Infrarot-Wellenlängenbereichs generiert. Die Wissenschaftler versprechen sich von dieser Technologie eine Vielzahl von Anwendungen, unter anderem im Bereich der Krebsfrüherkennung.

Moleküle sind die Grundelemente des Lebens. Auch wir Menschen bestehen aus ihnen. Sie steuern unseren Biorhythmus, zeigen aber auch an, wenn dieser erkrankt...

Im Focus: Molecules Brilliantly Illuminated

Physicists at the Laboratory for Attosecond Physics, which is jointly run by Ludwig-Maximilians-Universität and the Max Planck Institute of Quantum Optics, have developed a high-power laser system that generates ultrashort pulses of light covering a large share of the mid-infrared spectrum. The researchers envisage a wide range of applications for the technology – in the early diagnosis of cancer, for instance.

Molecules are the building blocks of life. Like all other organisms, we are made of them. They control our biorhythm, and they can also reflect our state of...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

infernum-Tag 2018: Digitalisierung und Nachhaltigkeit

24.04.2018 | Veranstaltungen

Fraunhofer eröffnet Community zur Entwicklung von Anwendungen und Technologien für die Industrie 4.0

23.04.2018 | Veranstaltungen

Mars Sample Return – Wann kommen die ersten Gesteinsproben vom Roten Planeten?

23.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

RWI/ISL-Containerumschlag-Index auf hohem Niveau deutlich rückläufig

24.04.2018 | Wirtschaft Finanzen

BAM@Hannover Messe: Innovatives 3D-Druckverfahren für die Raumfahrt

24.04.2018 | HANNOVER MESSE

infernum-Tag 2018: Digitalisierung und Nachhaltigkeit

24.04.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics