Analysis of the effects of fungal infection of wheat on the processes of photosynthesis as a basis for a site-specific evaluation of damage from the moving tractor

• Applicant: Professor Dr. Joseph-Alexander Verreet
• Subject Area: Plant Breeding and Plant Pathology
• Term: from 2001 to 2008
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5343518

Das Vorhaben beinhaltet eine Kooperation zwischen der AG Hansen (Physiologische Grundlagen), AG Heege (Verfahrenstechnik) und AG Verreet (Phytopathologie). Es geht um die Untersuchung von der von pathogenen Pilzen veränderten Prozesse der Photosynthese und Atmung bei Weizen, insbesondere in Hinblick auf eine Kopplung dazwischen, sowie der daraus resultierenden Wirkung auf die Chlorophyll-Fluoreszenz der Nutzpflanze. Ziel ist dabei die Onlineerfassung der Fluoreszenz vom fahrenden Traktor zur Ermittlung des teilflächenspezifischen Pilzbefalls. Eine darüber gesteuerte Ausbringung von Fungiziden ermöglicht eine erhebliche Verringerung der Umweltbelastung. Die vertiefte Untersuchung der physiologischen Ursachen durch die AG Hansen soll sich auf Verfahren stützen, die sich bereits in einem Projekt mit der AG Sattelmacher (Pflanzenernährung, Kiel) zur Art der Stickstoffernährung bewährt haben. Dies sind detaillierte Analysen der Signale aus dem photosynthetischen Apparat wie Chlorophyll- und NADPH-Fluoreszenz, Absorptionsmessungen und Gasflussmessungen und im späteren Stadium Untersuchungen der Expression von Schlüsselenzymen des Stoffwechsels. Besonderes Interesse gilt dabei der Wahl von Stoffwechselwegen, die beim Export von Redoxäquivalenten aus den Chloroplasten benutzt werden und in unterschiedlichem Maße Radikale erzeugen. Während bei ammonium-ernährten Pflanzen das Beschreiten besonders gefährlicher Wege eine unvermeidbare Folge des Wegfalls der N-Assimilation im Blatt zu sein scheint, ist die bevorzugte Wahl solcher radikalerzeugender Wege als Abwehrmaßnahme gegen den Pathogen ein zentraler Punkt der Arbeitshypothese. Die AG Heege konzentriert sich auf die Entwicklung der Sensortechnik, die auf der Grundlage der Chlorophyll-Fluoreszenz für eine teilflächenspezifische Applikation von Fungiziden in Betracht kommt. Die Arbeiten sollen zunächst im Labor, in der Spätphase des Vorhabens aber auch im Feld erfolgen. Die Bereitstellung infizierter Pflanzen, die Auswahl der Versuchsstandorte, die Erfassung der Befallsverläufe und die Korrelation mit den Witterungsverläufen übernimmt die AG Verreet. Die AG Verreet und die AG Hansen werden für die phytopatholgische Diagnose des befallenen Pflanzenmaterials und für die Entschlüsselung der beteiligten Stoffwechselwege molekularbiologische Marker weiterentwickeln und einsetzen.

• DFG Programme: Research Grants
• Participating Person: Professor Dr. Ulf-Peter Hansen