Blattsegmenttest zur Untersuchung der Resistenz der Gerstenpflanzen gegen Bgh

Für den Blattsegmenttest wurden die Blätter von Gerstenpflanzen abgetrennt und 7 cm große Fragmente mit der adaxialen Seite nach oben auf Wasseragarplatten (0,4% Benzimidazol) ausgelegt. Für den Test wurden die jüngsten- bzw.

zweitjüngsten vollentwickelten Blätter (Abb. 2-1) verwendet, gemeinsam inokuliert, aber getrennt ausgewertet. Pro Prüfglied wurden jeweils neun Blätter verwendet. Als Kontrollen wurden zusätzlich Blätter ausgelegt, welche nicht inokuliert wurden.

Die Agarplatten wurden unter einem Inokulationsturm inokuliert (Kap. 2.6.2.) bis die gewünschte Konidiendichte erreicht wurde. Inkubiert wurden die Platten dann für 5-7 Tage im Klimaschrank (Kap. 2.6.2) und danach die Anzahl der Pusteln auf den mittleren 5 cm, bei starker Befallsdichte auf den mittleren 3 cm der Blattsegmente ermittelt. Nach Mittelwertberechnung der Pustelanzahl über die neun Blätter pro Prüfglied wurde zur Ermittlung der Signifikanz ein ungepaarter Student. T-Test durchgeführt.

2.8.2 Untersuchungen der Auswirkungen der P. indica-Besiedelung auf den Ertrag

2.8.2.1 Gefäßexperiment zur Bestimmung des Ertrags

Zur Untersuchung des Einflusses der Besiedelung von Gerstenpflanzen mit dem Wurzelendophyten Piriformospora indica wurde ein Gefäßexperiment unter Freilandbedinungen an der Versuchsstation in Rauischholzhausen (Phytotron) durchgeführt.

Es wurden drei verschiedene Kultivare (cv. Ingrid, cv. Annabell, cv. Braemar) verwendet. Die Anzucht der Pflanzen bis zur Ertragsreife wurde unter definierten Düngebedingungen in dafür vorgesehenen 6 Liter Mitscherlichgefäßen (Stoma, Siegburg) durchgeführt. Als Substrat diente ein Gemisch aus Sand und Ackerboden der Vorfrucht Kartoffel (2:1). Der Nährstoffgehalt des verwendeten Ackerbodens wurde mit 13,35 mg/100 g K2O und 10,52 mg/100g P2O5 und einem pH-Wert von 6,3 angegeben. Zu 6 kg des Bodengemisches wurden als Nährstoffe 0,25 g N, 0,4 g P,

1,6 g K, 0,2 g Mg sowie 1,5 g CaCO3 Substrat zugefügt (Tab. 2-12). Eine zweite Stickstoffgabe (N2) erfolgte zum Beginn des Schossens (DC31) der Pflanzen.

Für das Kultivar Ingrid wurden zusätzlich verschiedene Düngungsstufen (NK, NPK und NPK+, siehe Tab. 2-13) mit in die Untersuchungen einbezogen, um den Einfluss des Wurzelendophyten auf den Ertrag unter kontrollierten Düngestufen zu untersuchen.

Tab. 2-12: Tabelle der Düngelösungen für den Gefäßversuch sowie deren chem. Form

Element Menge chem. Form der Gabe

Düngelösungen (flüssig) N 2% (w/v) NH4 NO3

P 0,4% (w/v) Ca(H2PO4)2*H2O K 2% (w/v) K2SO4

Mg 0,12% (w/v) MgSO4*7 H2O (fest) Ca 85% (w/v) CaCO₃

(Kohlensaurer Kalk)

Tab. 2-13: Tabelle der Düngevarianten der Pflanzen (cv. Ingrid) im Gefäßversuch – Nährstoffmengen

Variante N P K Mg CaCO3

N1 N2

Kontrolle 0,5 g 0,25 g 0,4 g 1,6 g 0,2 g 1,5 g

NK 0,5 g 0,25 g - 1,6 g 0,2 g 1,5 g

NPK 0,5 g 0,25 g 0,8 g 1,6 g 0,2 g 1,5 g

NPK + 1,0 g 0,5 g 0,8 g 1,6 g 0,2 g 1,5 g

Angaben in Gramm (g) / M.-Gefäß

Die Inokulation der Pflanzen mit P. indica erfolgte wie in Kap. 2.6.1. beschrieben zunächst in kleinen Anzuchttöpfen im Gewächshaus. Für dieses Experiment wurden je zwei Pflanzen pro 300 ml Substrat mit 4 g P. indica-Inokulum inokuliert.

Die 3-4 Wochen alten Pflanzen wurden nach Kontrolle der Besiedelung ihrer Wurzeln (Kap. 2.7.2 und 2.7.4) in die, mit den definierten Düngungen vorbereiteten, Mitscherlichgefäße (6 l) getopft. Es wurden je sechs Pflanzen pro Mitscherlichgefäß gesetzt und unter Freilandbedingungen angezogen.

Insgesamt wurden pro Variante für die Kultivare Annabell und Braemar sechs Wiederholungen (Mitscherlichgefäße) verwendet. Für das Kultivar Ingrid und die verschiedenen Düngebedingungen wurden je vier Wiederholungen durchgeführt (Tab. 2-14). Zusätzlich wurden zur zwischenzeitlichen Überprüfung der Wurzelbesiedelung mittels Wurzelbohrungen pro Variante ein bis zwei Zusatzgefäße angesetzt.

Tab. 2-14 : Experimenteller Aufbau des Gefäßexperimentes zur Untersuchung des Einflusses der P.

indica-Besiedelung auf den Ertrag in Gerste

cv. Braemer cv. Annabell cv. Ingrid

Kontrolle Kontrolle 6 Wdh. 6 Wdh. 4 Wdh.

NK 4 Wdh.

NPK 4 Wdh.

NPK + 4 Wdh.

Anzahl Töpfe 6 6 16

Anzahl Pflanzen 36 36 96

Anzuchttöpfe 18 18 48

P. indica Kontrolle 6 Wdh. 6 Wdh. 4 Wdh.

NK 4 Wdh.

NPK 4 Wdh.

NPK + 4 Wdh.

Anzahl Töpfe 6 6 16

Anzahl Pflanzen 36 36 96

Anzuchttöpfe 18 18 48

1 Wdh. = 1 Mitscherlichgefäß = 6 Pflanzen

Um Schädlingsbefall während der Anzucht der Pflanzen und somit schädigende Wirkung auf Ertragsparameter unter Freilandbedingungen zu vermeiden, wurden die Pflanzen nach ersten Anzeichen von Befall mit dem Fungizid Opus^® Top (250 g/Liter Fenpropimorph and 84 g/Liter Epoxiconazole; BASF, Ludwigshafen) (1,5 Liter/ha) und dem Insektizid Karate^® (Syngenta, Basel) (150 ml/ha) behandelt.

2.8.2.2 Bestimmung verschiedener Ertragsparameter

Zur Auswertung des Ertrags der besiedelten bzw. nicht-besiedelten Gerstenpflanzen wurden verschiedene Parameter festgehalten. Nach Abreife der Pflanzen wurde die Anzahl der Ähren pro Gefäß, die Anzahl der Körner pro Ähre, der Kornertrag pro Gefäß, das Tausend-Korn-Gewicht (TKG) sowie der Ernteindex (Verhältnis des Kornertrages zur gesamten trockenen oberirdischen Biomasse) bestimmt.

Nach der Ernte wurde von den Körnern eine Einwaage von 5 g Korn nach einem Trockenvorgang bei 105° C in ihrem Gewicht bestimmt. Die gesamten Körner wurden luftgetrocknet und gewogen. Somit wurde die jeweilige relative Feuchte im Korn bestimmt und für die Gesamtauswertung alle Gewichtsdaten auf eine relative Feuchte von 14% umgerechnet.

Das Stroh wurde gesamt pro Topf bei 65 Grad Celsius getrocknet und die Trockenmasse bestimmt. Der Ernteindex gibt das Verhältnis von Korn- zu Strohertrag bezogen auf die Trockenmasse an.

Zur Ermittlung des Tausend-Korn-Gewichtes (TKG) wurden pro Gefäß viermal hundert Körner gewogen und der Mittelwert auf 1000 Körner hochgerechnet. Das so bestimmte TKG wurde dann auf 86 % Trockenmasse umgerechnet.

Ährenanalysen wurden durch Bestimmung der Anzahl der Körner pro Ähre, Ährenlänge und Anzahl der Ährchen pro Ähre durchgeführt.

2.8.3 Messung der Photosyntheseleistung P. indica-besiedelter Gerstepflanzen

Zur Messung des Gaswechsels an Gerstenblättern wurde das Porometer LI-6200 (LI-COR, Lincoln, NE, USA) verwendet.

Die drei Hauptkomponenten dieses Gerätes sind die Küvette, in die das Blatt eingespannt wird, der Infrarot Gasanalysator (LI-6250) und eine Kontrollkonsole. Die Messung in diesem Gerät erfolgt in einem geschlossenem System, der Küvette, welche gegen die Außenluft abgeschlossen ist. In dieser lässt sich die CO2-Abnahme der Luft messen. Gleichzeitig gilt es dabei die Erhöhung der Luftfeuchtigkeit aufgrund der Transpiration des Blattes zu verhindern. Dies wird bei dem Messgerät dadurch erreicht, dass der transpirierte Wasserdampf in einem Nebenkreislauf des Systems mittels Überleitung über das Trocknungsmittel Magnesiumperchlorat, aus der Luft entfernt wird und somit die Luftfeuchtigkeit in der Küvette konstant gehalten wird. Die nötige Luftmenge, welche dazu über den Nebenkreislauf geleitet werden muss, wird vor der Messung in einer Kalibrierung des Gerätes bestimmt. Bei korrekter Einstellung heben sich die Transpiration des Blattes und der Wasserdampfentzug durch das Trocknungsmittel gerade auf, was eine gute Messung möglich macht.

In der Küvette, in welche das Blatt eingespannt wird, befinden sich zusätzlich Sensoren zur Messung von Blatttemperatur, Lufttemperatur und Luftfeuchte. Ein Ventilator in der Küvette gewährleistet eine gleichmäßige Luftzirkulation. Eine im Infrarot-Gasanalysator angebrachte Pumpe transportiert den Luftstrom aus der Küvette zum CO2-Analysator zur Bestimmung der Kohlendioxid-Konzentration und wieder zurück in die Küvette.

Das Gerät wurde für die Messungen derart programmiert, dass jeweils eine Abnahme der absoluten CO2-Konzentration im System um 4 µmol mol^-1 einen Messpunkt lieferte. Dies wurde mit einer viermaligen Wiederholung durchgeführt, so dass die Messung nach einer photosynthetisch bedingten Abnahme der CO2 -Konzentration um 16 µmol mol^-1 beendet war. Die Dauer dieser definierten Abnahme war je nach Alter und Zustand des Blattes unterschiedlich lang.

Die Photosyntheserate wurde von der Gerätesoftware aus der Rate der CO2 -Abnahme über die Zeit, der vor Messbeginn bestimmten Fläche des eingespannten Blattabschnittes und dem absoluten Volumen des Systems (Volumen der Küvette, des Gasanalysators und der Schlauchverbindungen) berechnet (Li-COR, 1986;

Technical Reference LI-6200).

Vor Beginn der Messungen wurden vorab nach Vorgaben des Herstellers einige Tests durchgeführt. An jedem Messtag wurde zunächst ein Leak-Test durchgeführt, um in einem definierten Zeitraum die Leckrate im System zu ermitteln und diese dann zur Korrektur in das System zu programmieren. Ein sogenannter K-Test untersuchte die Qualität des Trocknungsmittels und lieferte Aufschluss über allgemeine, die Ergebnisse verfälschende Fehler, wie z.B. eine verschmutzte Küvette.

Die Gaswechselmessungen zur Bestimmung der Photosyntheserate wurden an den jüngsten vollentwickelten Blatt, d.h. dem dritten Blatt drei Wochen alter Gerstenpflanzen, durchgeführt. Die Messung erfolgte direkt am Wuchsort der Pflanzen (im Gewächshaus) unter den dort herrschenden Bedingungen.

Um ein Aussage über den Verlauf der Licht-Sättigungskurven von Blättern P. indica- besiedelter als auch nicht-besiedelter Pflanzen zu erhalten und so eine Aussage über mögliche Änderungen der Photosyntheseraten durch Besiedelung mit dem Wurzelendopyhten zu erhalten, wurde die Photosyntheserate in Bezug auf verschiedene Lichtintensitäten gesetzt, um Lichtsättigungskurven zu erstellen.

Es wurden folgende Lichtintensitäten zur Messung verwendet 0, 200, 400, 800, 1200, 1600 µmol m^-2s^-1. Eingestellt wurden sie durch eine externe regulierbare Halogenleuchte, welche reguliert wurde, bis der Lichtsensor in der Küvette die gewünschte Lichtintensität anzeigte.

Pro Messpunkt wurden Werte von 4-6 Pflanzen bestimmt, wobei beginnend mit den niedrigen zu den hohen Lichtintensitäten gemessen wurde, um Stress der Pflanzen zu vermeiden. Für die Erstellung einer Lichtsättigungskurve wurden die Mittelwerte der Photosyntheseraten gegen die jeweilige Lichtintensität aufgetragen und mittels des Students T-Test Signifikanzen berechnet.