Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Pflanzenkrankheiten früh erkennen

01.09.2011
Pflanzenviren und Pilzbefall verursachen jedes Jahr Ernteausfälle von bis zu 30 Prozent. Deshalb ist es wichtig, die Erkrankung frühzeitig zu entdecken – doch Untersuchungen im Labor sind teuer und oftmals langwierig. Forscher entwickeln jetzt ein kostengünstiges Schnelltestverfahren für den Einsatz vor Ort.

Sorgenvoll blickt der Landwirt auf seinen Kartoffelacker: Wo vor kurzem noch sattes Grün zu sehen war, haben sich viele Blätter bräunlich verfärbt – vermutlich steckt eine Pilzerkrankung dahinter. Ist der Befall erst einmal sichtbar, ist es meist schon zu spät. Der Krankheitsverlauf ist dann schon so weit fortgeschritten, dass der Landwirt nicht mehr wirksam gegensteuern kann.


Mit dem Magnetreader lassen sich Magnetpartikel erkennen und Krankheitserreger auf Pflanzen aufspüren. Hierfür müssen die Filtrationsröhrchen in den Reader geschoben werden. (© Fraunhofer IME)

Um frühzeitig zu erkennen, ob und wie stark seine Pflanzen befallen sind, müsste er regelmäßig Proben ins Labor schicken. Dort wird meist mit der ELISA-Methode getestet, einem gängigen Nachweisverfahren, das auf einer Antikörper-Antigen-Reaktion beruht. »Die Untersuchungen sind jedoch teuer. Außerdem dauert es bis zu zwei Wochen, bis der Bauer die Ergebnisse erhält. Bis dahin hat sich die Krankheit eventuell schon flächendeckend ausgebreitet«, erklärt Dr. Florian Schröper vom Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME in Aachen.

Forscher des IME arbeiten jetzt an einem neuen Schnelltestverfahren, das dem Landwirt eine kostengünstige Analyse direkt auf dem Feld ermöglichen soll. Herzstück ist ein Magnetreader, den Wissenschaftler am Peter Grünberg Institut des Forschungszentrums Jülich entwickelt haben. Das Gerät verfügt über mehrere Anregungs- und Detektionsspulen, die jeweils paarweise angeordnet sind. Die Anregungsspulen erzeugen ein hoch- und ein niederfrequentes Magnetfeld, die Detektionsspulen messen das daraus resultierende Mischfeld. Dringen nun Magnetpartikel in das Feld ein, ändert sich das Messsignal. Das Ergebnis wird in Millivolt auf einem Display angezeigt. So lassen sich Rückschlüsse auf die Konzentration von Magnetpartikeln im Feld ziehen.

Diesen Mechanismus machen sich die Forscher zunutze, um Krankheitserreger aufzuspüren. »Wir erkennen dabei nicht den Virus selbst, sondern an die Viruspartikel gebundene Magnetpartikel«, so Schröper. Diese werden zuvor mit Antikörpern bestückt, so dass sie spezifisch an die Krankheitserreger andocken können. Dadurch »klebt« quasi an jedem Magnetpartikel auch ein Viruspartikel. Um sicherzustellen, dass diese proportional zueinander sind, wenden die Forscher ein Verfahren an, das ähnlich wie das ELISA-Prinzip funktioniert. Dazu geben sie Pflanzenextrakt in ein kleines Filtrationsröhrchen mit einer Polymermatrix, an die ebenfalls Antikörper gebunden sind. Läuft nun die Pflanzenlösung durch das Röhrchen, bleiben die Viruspartikel in der Matrix hängen. Nach einem Reinigungsschritt fügen die Experten die mit Antikörpern modifizierten Magnetpartikel zu. Diese docken wiederum an die Antigene in der Matrix an. In einem weiteren Reinigungsschritt werden alle nicht gebundenen Partikel entfernt. Das Röhrchen wird dann in eine Vorrichtung im Magnetreader geschoben, um die Konzentration der Magnetpartikel zu messen.

Bei ersten Tests mit dem Grapevine-Virus, der Weinreben befällt, haben die Forscher bereits vielversprechende Ergebnisse erzielt: Die Messwerte erreichten eine zehnmal höhere Empfindlichkeit als beim ELISA-Verfahren. Aktuell arbeiten Schröper und sein Team daran, die Untersuchungen auf andere Pathogene auszuweiten, etwa den Schimmelpilz Aspergillus flavus.

Bis zur Einsatzreife soll das mobile Mini-Labor jedoch noch anwenderfreundlicher werden. Statt einen Messwert in Millivolt zu erhalten, soll der Landwirt etwa auf dem Display direkt ablesen können, wie stark seine Pflanzen befallen sind. Außerdem wollen die Wissenschaftler die Analyseschritte und damit die benötigte Detektionszeit nach Möglichkeit noch reduzieren. Das Mini-Labor wird auf der Messe Biotechnica in Hannover vom 10. bis 13. Oktober in Halle 9, Stand D10 vorgestellt.

Dr. rer. nat. Florian Schröper | Fraunhofer Mediendienst
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/presse/presseinformationen/2010-2011/21/pflanzen-krankheiten.jsp

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Eine Karte der Zellkraftwerke
18.08.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung
18.08.2017 | Deutsches Zentrum für Infektionsforschung

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

European Conference on Eye Movements: Internationale Tagung an der Bergischen Universität Wuppertal

18.08.2017 | Veranstaltungen

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Eine Karte der Zellkraftwerke

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Computer mit Köpfchen

18.08.2017 | Informationstechnologie