TY - THES T1 - Resistenz von Hopfen, Humulus lupulus L., gegen die Hopfenblattlaus, Phorodon humuli (Schrank) A1 - Kryvynets,Oleg Y1 - 2010/04/15 N2 - Die große ökonomische Bedeutung der Hopfenblattlaus Phorodon humuli (Schrank) und die zunehmenden Probleme bei ihrer chemischen Bekämpfung lassen nicht-chemische Kontrollverfahren stärker in den Vordergrund treten. Da bislang keine effizienten biologischen Kontrollmethoden zur Verfügung stehen, bleibt nur die Resistenzzüchtung, und hier die klassische 'Genetisch kontrollierte Re©sistenz', als aussichtsreiches Verfahren übrig. Dabei übt die Pflanze negative Einflüsse auf das Verhalten des Schaderregers bei der Nahrungsaufnahme aus. Um das Wirt-Parasit-Verhältnis zwischen Hopfen und der Hopfenblattlaus zu analysieren und auf der Basis des linienspezifischen Wirtswahlverhaltens ein sicheres, standardisiertes screening-Verfahren für die gezielte Züchtung auf Antixenosis zur Verfügung zu stellen, wurden untersucht: (1) Nahrungsgrundlage der Aphiden, (2) Härte des Hopfengewebes, (3) Wirtswahlverhalten, (4) Entwicklungs- und Wachstumsparameter der Aphiden. Im Apoplasten (Interzelluläre Waschflüssigkeit) der Blätter und Zapfen von allen transgenen Hopfenlinien wurde Resveratrol gefunden, was auf eine Anreicherung auch seiner glycosidischen Form im Pflanzengewebe hindeutet. In Proben von nicht-transgenem Hopfen konnte im Gegensatz dazu kein Resveratrol gefunden werden. Die Analyse des Apoplasten auf Bittersäuren wies alpha- und beta-Säuren nur im Zapfen, nicht dagegen im interzellulären Raum der Blätter nach. Bei einer vergleichenden Untersuchung der Pflanzengewebe waren die Lupulongehalte in Blatt©extrakten aus transgenen Pflanzen (außer Tk160 und Tk424) niedriger, die Humulongehalte dagegen höher gegenüber denen aus nicht-transgenen. Blattextrakte wiesen allgemein höhere Gehalte an alpha- als an beta-Säuren auf. Resveratrol wurde in keinem der Blatt- oder Zapfenextrakte gefunden. Die Gewebehärte der Pflanzen war zwischen den transgenen und nicht-transgenen, sowie zwischen Pflanzen aus dem Gewächshaus und aus dem Freiland unterschiedlich. Bei den Freilandpflanzen war sie deutlich größer. Blätter der transgenen Linien waren härter als die der nicht-transgenen. Bei den Wachstums- und Entwicklungsparametern der Aphiden wurden signifikante Unterschiede festgestellt. Verschiedene transgene Linien zeigten signifikant unterschiedliche Wirkung auf P. humuli in der relativen Wachstumsrate der Einzeltiere, der Vermehrungsrate der Population und der Fekundität. Das Wirtswahlverhalten der Aphiden war unterschiedlich zwischen transgenen und nicht-transgenen Pflanzen. Auf den Blättern der transgenen Pflanzen wurde eine Verlangsamung der Nahrungsaufnahme aus dem Phloem und eine Verlängerung der Wasser©aufnahme aus dem Xylem beobachtet, auf den Zapfen konnte kein ähnlicher Gesamteffekt von Reduktion bzw. Verlängerung der Phloem- bzw. Xylemaufnahme gegenüber den nicht-transgenen Pflanzen festgestellt werden. Dafür wurde eine allgemein starke Abnahme der Nahrungsaufnahme im Phloem der Zapfen im Vergleich zu dem der Blätter beobachtet, hervorgerufen durch häufige Inaktivitätspausen der Aphiden auf den Zapfen. Das Verhalten der Aphiden auf künstlichen Diäten wurde deutlich von unterschiedlichen Konzentrationen an Bittersäuren und an Resveratrol beeinflusst. Steigerung der Bittersäurekonzentrationen verlängerte bzw. erhöhte zuerst einige EPG-Parameter und verkürzte bzw. verringerte sie anschließend. Das heißt, die Blattläuse reagierten zuerst negativ, ab einer bestimmten Konzentration an Bittersäuren aber wieder positiv auf diese Substanzen. Eine Erhöhung der Resveratrolkonzentra©tionen führte durchgehend im gesamten Verlauf entweder zu einer deutlichen Zu- oder Abnahme der Werte für die einzelnen EPG-Parameter. Dies deutet auf eine xenobiotisch bewirkte Resistenz durch diese Sub©stanz hin. Korrelationen zwischen den Untersuchungsmerkmalen zeigten folgende Abhängigkeiten auf: Die in der interzellulären Waschflüssigkeit sowie in Gewebeextrakten gefundenen Humulone und Lupulone beeinflussen die EPG-Parameter, welche auf im Mesophyll lokalisierte Faktoren hindeuten. Die Dau©er der im interzellulären Raum ablaufenden Phasen der Penetration reduziert sich mit steigenden Konzentrationen an Humulonen und Lupulonen. Auf den Freilandpflanzen wurde eine unterschiedliche Wirkung von alpha- und beta-Säuren in den Extrakten auf die Aphiden festge©stellt. Die Gehalte an Lupulonen aus Zapfen- sowie Blattextrakten übten eher eine hemmende und die Humulone eine fördernde Wirkung auf die Aphiden bei der Nahrungsaufnahme aus. Wie für die Gesamtgehalte an Humulon und Lupulon war auch für einzelne Bittersäuren eine unterschiedliche Beeinflussung des Aphidenverhaltens an EPG-Parametern erkennbar. Bei den Zapfen wurde die starke Verhaltensbeeinflussung durch die untersuchten Substanzen auf der Ebene des Mesophylls und im Phloem wirksam. Positive Korrelationen zwischen dem Imaginalgewicht der Aphiden sowie der Zahl der Nachkommen pro Lebensdauer pro Tier und den Gehalten an Bittersäuren deuten auf eine Beeinflussung zu Gunsten des Tieres hin. Negative Korrelationen zwischen dem rm-Wert und den Bittersäuregehalten zeigen umgekehrt eine Beeinflussung der Aphiden zu Gunsten der Pflanze. Höhere Bittersäurekonzentrationen reduzieren die Entwicklungsgeschwindigkeit der Aphidenpopulation. Es wurden deutliche Unterschiede zwischen den transgenen und nicht-transgenen Pflanzen und verschiedene Wirkungen von untersuchten Substanzen auf die Aphiden sowohl zu Gunsten der Pflanze als auch des Schädlings festgestellt. Ein Vergleich der Wirkungen von Substanzen in Diäten konnte diesen Unterschied teilweise klären. Der genaue Wirkungsmechanismus von Resveratrol bzw. seinen Derivaten in transgenen Hopfenlinien auf die Hopfenblattlaus bedarf weiterer Untersuchungen. Eine direkte toxische Wirkung von Resveratrol auf die Blattläuse ist sehr wahrscheinlich. Als Folgerung aus der Gruppierung nach untersuchten Parametern mittels Clustering kann die transgene Hopfenlinie Tk424 als optimale Linie bezeichnet werden. KW - Hopfenblattlaus KW - Hopfen KW - Resveratrol KW - Humulon CY - Hohenheim PB - Kommunikations-, Informations- und Medienzentrum der Universität Hohenheim AD - Garbenstr. 15, 70593 Stuttgart UR - http://opus.uni-hohenheim.de/volltexte/2010/430 ER -