3. Ergebnisse
3.2 Auswirkung der genetischen Veränderung auf Schadorganismen .1 Kraut- und Knollenfäule (Phytophthora infestans (Mont.) de Bary)
3.2.1.2 Knollenfäule
Die Untersuchungen zur Anfälligkeit der Knollen gegenüber P. infestans erfolgten ebenso wie die der Krautfäule in Anlehnung an die Richtlinien des Bundessortenamtes bei der Zulassung neuer Kartoffelsorten.
Über die tägliche Bonitur des Deckungsgrades des Myzels auf den Knollenscheiben in einem Zeitraum vom 4. bis zum 9. Tag nach der Infektion wurden die Tagessumme der Boniturwerte (Abb. 3-24) und die Wochensumme der Boniturwerte (Abb. 3-25) erfasst.
Dabei zeigte sich einheitlich auf den Knollenscheiben aus den Ernten der Vegetationsperioden 2001 bis 2003 ein sichtbares Myzel ab dem 6. Tag nach der Infektion.
Im Vergleich zum Wildtyp wiesen alle SST/FFT-Linien stets eine geringere Tagessumme der Boniturwerte auf, während sich die SST-Linien in Abhängigkeit von der Linie auf dem Niveau des Wildtyps befanden (2002–2003) oder auch darunter blieben (2001). Der schon am 6. Tag reduzierte Deckungsgrad des Myzels der SST/FFT-Linien im Vergleich zum Wildtyp wurde auch durch die anhaltende Versuchsdauer bis zum 9. Tag nicht kompensiert.
Tage nach Infektion
6 7 8 9
Tagessumme der Boniturnoten 0 20 40 60 80 100 120 140 160
180 SST#18
SST#20 SST#36 SST/FFT#22/19 SST/FFT#22/30 SST/FFT#22/34 WT
Tage nach Infektion
6 7 8 9
Tagessumme der Boniturnoten 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
Tage nach Infektion
6 7 8 9
Tagessume der Boniturnoten 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
2001
2002
2003
Tage nach Infektion
6 7 8 9
Tagessumme der Boniturnoten 0 20 40 60 80 100 120 140 160
180 SST#18
SST#20 SST#36 SST/FFT#22/19 SST/FFT#22/30 SST/FFT#22/34 WT
Tage nach Infektion
6 7 8 9
Tagessumme der Boniturnoten 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
Tage nach Infektion
6 7 8 9
Tagessume der Boniturnoten 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
2001
2002
2003
Abb. 3-24: Summe der Boniturwerte (Tagessumme) für den Deckungsgrad des Myzels von P.
infestans auf 20 Knollenscheiben (6, 7, 8 und 9 Tage nach der Infektion) in den Jahren 2001 bis 2003.
Werte sind Mittelwerte aus 3 unabhängigen Wiederholungen à 20 Knollenscheiben ± SD.
Die Resistenzeingruppierung neuer Kartoffelsorten des Bundessortenamtes erfolgt über die Wochensumme der Boniturwerte von P. infestans auf den Knollenscheiben. Die Wochensumme ergibt sich aus der über 7 Tage kumulierten Boniturnote des Deckungsgrades des Myzels auf den 20 Knollenscheiben der transgenen Linien und des Wildtyps (Abb. 3-25).
Die Wochensumme der Boniturnoten aus der Vegetationsperiode 2001 lag über alle Linien zwischen 300 ± 35,2 (SST/FFT#22/30) und 409 ± 75,8 (Wildtyp). Dabei war die Wochensumme der SST/FFT-Linien geringer als die des Wildtyps, jedoch nicht signifikant. Die Wochensumme der SST-Linien glich der des Wildtyps.
Für die Untersuchungen des Knollenfäulebefalls aus der Vegetationsperiode 2002 stammte das Knollenmaterial auf Grund der Zerstörung der Freisetzungsflächen aus einem separaten Zusatzversuch. Die Knollenscheiben aller Linien wiesen eine Wochensumme zwischen 296,7 ± 34,0 (SST/FFT#22/30) und 352 ± 36,7 (SST#36) auf. Parallel zu 2001 war die Wochensumme der Boniturwerte der SST/FFT-Linien im Vergleich zum Wildtyp geringer, die der SST-Linien auf gleichem Niveau. Das Niveau der Wochensumme der Boniturnote aller Linien der Knollenscheiben aus der Vegetationsperiode 2003 lag zwischen 306,0 ± 34,0 (SST/FFT#22/30) und 403,5 ± 82,1 (SST#36). Analog zu den Knollen aus den Jahren 2001 und 2002 war die Wochensumme der Boniturwerte der SST/FFT-Linien signifikant geringer als die des Wildtyps. Die der SST-Linien war unverändert.
SST#18 SST#20
SST#36 SST/FFT#22/19
SST/FFT#22/30 SST/FFT#22/34
WT
Mycelwachstum auf Knollenscheiben als Wochensumme der Boniturnoten 0 100 200 300 400 500 600
SST#1 8 SST#20
SST#36 SST/FFT#22/19
SST/FFT#22/30 SST/FFT#22/34
WT
Mycelwachstum Knollenscheiben als Wochensumme der Boniturnoten 0 100 200 300 400 500 600
SST#18 SST#20
SST#36 SST/FFT#22/19
SST/FFT#22/30 SST/FFT#22/34
WT
Wochensumme der Boniturnoten 0 100 200 300 400 500
600 2001 2002 2003
* * *
n.s.
Linien Linien Linien
n.s.
SST#18 SST#20
SST#36 SST/FFT#22/19
SST/FFT#22/30 SST/FFT#22/34
WT
Mycelwachstum auf Knollenscheiben als Wochensumme der Boniturnoten 0 100 200 300 400 500 600
SST#1 8 SST#20
SST#36 SST/FFT#22/19
SST/FFT#22/30 SST/FFT#22/34
WT
Mycelwachstum Knollenscheiben als Wochensumme der Boniturnoten 0 100 200 300 400 500 600
SST#18 SST#20
SST#36 SST/FFT#22/19
SST/FFT#22/30 SST/FFT#22/34
WT
Wochensumme der Boniturnoten 0 100 200 300 400 500
600 2001 2002 2003
* * *
n.s.
Linien Linien Linien
n.s.
Abb. 3-25: Über 7 Tage kumulierte Boniturnote des Deckungsgrades des Myzels von P. infestans auf 20 Knollenscheiben (Wochensumme) der Jahre 2001 bis 2003. Werte sind Mittelwerte aus 3 unabhängigen Wiederholungen à 20 Knollenscheiben ± SD. * symbolisieren signifikante, n.s. nicht signifikante Unterschiede der transgenen Linien zum Wildtyp (p < 0,05; Dunnett-Test).
Durch den über drei Vegetationsperioden reduzierteren Deckungsgrad des Myzels auf den Knollenscheiben der SST/FFT-Linien im Vergleich zum Wildtyp ist von einem Einfluss der Transformation auf die Anfälligkeit der Knollen für P. infestans auszugehen. Die Reduktion der Wochensumme der Boniturwerte der SST/FFT-Linien ist jedoch zu gering, um zu einer neuen Resistenzeingruppierung der SST/FFT-Linien im Vergleich zur Ausgangssorte Désirée nach dem Bundessortenamt zu kommen.
Parallel zum Biotest 2001 wurde Knollenmaterial für die Analytik der Kohlenhydrate entnommen und vom MPI Golm die Glucose-, Fructose-, Saccharose- und
Fructankonzentrationen bestimmt. Die Analysedaten wurden dann in Beziehung zur Anfälligkeit der Linien für P. infestans (Wochensumme) gestellt (Abb. 3-26).
Fructankonzentration [µmol Fructose / g FG]
0 10 20 30 40
Wochensumme
0 300 350 400 450
Saccharosekonzentration [µmol Saccharose / g FG]
0 4 6 8 10
Wochensumme
0 300 350 400 450
Fructosekonzentration [µmol Fructose / g FG]
0 20 30 40 50 60
Wochensumme
0 300 350 400 450
Glucosekonzentration [µmol Glucose / g FG]
0 20 30 40 50
Wochensumme
0 300 350 400
450 n.s. n.s.
n.s. r2= 0,97*
Fructankonzentration [µmol Fructose / g FG]
0 10 20 30 40
Wochensumme
0 300 350 400 450
Saccharosekonzentration [µmol Saccharose / g FG]
0 4 6 8 10
Wochensumme
0 300 350 400 450
Fructosekonzentration [µmol Fructose / g FG]
0 20 30 40 50 60
Wochensumme
0 300 350 400 450
Glucosekonzentration [µmol Glucose / g FG]
0 20 30 40 50
Wochensumme
0 300 350 400
450 n.s. n.s.
n.s. r2= 0,97*
Abb. 3-26: Zusammenhang zwischen der Glucose-, Fructose-, Saccharose- und Fructankonzentration in den Knollen der transgenen Linien und dem Wildtyp zum Zeitpunkt der Knollenfäuletestung und der Wochensumme der Myzelbonitur auf den Knollenscheiben 2001. Werte sind Mittelwerte aus 3 unabhängigen Wiederholungen.
Zwischen dem Deckungsgrad des Myzels auf den Knollenscheiben (Wochensumme) und der Glucose-, Fructose- und Saccharosekonzentration in den Knollen wurde kein Zusammenhang gefunden. Im Gegensatz dazu zeigte sich ein negativer Zusammenhang zwischen der Fructankonzentration in den Knollen und der Anfälligkeit der Knollen mit P.
infestans (y = 323,08 x-0,0158).
Der negative Einfluss des Fructans (Inulin) auf das Myzelwachstum von P. infestans konnte auch in Untersuchungen des Myzelwachstums in Flüssigkultur bestätigt werden (Abb. 3-27). Bei einer 100 %-igen Glucoseernährung (2,78 mol Glucose/l) betrug das Myzeltrockengewicht 12 Tage nach Kultur 105,0 ± 8,7 mg. Bereits bei einem Austausch von 10 % Glucose durch Inulin (Fructan) reduzierte sich das Myzeltrockengewicht signifikant auf 82,0 ± 14,7 mg. Beim weiteren Austausch der Glucose durch bis zu 30 % Inulin zeigte sich keine weitere Reduktion des Myzeltrockengewichtes. Erst ab einem
Gehalt von 40 % Inulin war eine weitere Abnahme des Myzeltrockengewichtes auf 70,8 ± 13,2 mg festzustellen. Verantwortlich für die Abnahme des Myzeltrockengewichtes in Flüssigkultur kann dabei sowohl die Zugabe von Inulin als auch die Abnahme des Glucosegehaltes sein. Bei der Knollenfäuleuntersuchung zeigte sich jedoch, trotz verschiedener Glucosekonzentrationen der transgenen Linien und des Wildtyps in den Knollen, ein negativer Zusammenhang zwischen der Fructankonzentration und der Wochensumme der Boniturnoten des Myzelwachstums auf den Knollenscheiben (Abb. 3-26). Daher ist davon auszugehen, dass nicht die Abnahme des Glucosegehaltes in Flüssigkultur die Reduktion des Myzeltrockengewichtes hervorgerufen hat, sondern die Zugabe des Inulins.
Inulingehalt [%]
0 10 20 30 40
Myzeltrockengewicht [mg]
0 20 40 60 80 100 120
* * * *
Inulingehalt [%]
0 10 20 30 40
Myzeltrockengewicht [mg]
0 20 40 60 80 100 120
* * * *
Abb. 3-27: Einfluss des Inulingehaltes auf das Myzelwachstum von P. infestans nach 12 Tagen Flüssigkultur. Werte sind Mittelwerte aus 7 unabhängigen Wiederholungen à 10 Kolben ± SD.
* symbolisieren signifikante, n.s. nicht signifikante Unterschiede des Inulingehaltes zur Kontrolle (0%
Inulin) (p < 0,05; Dunnett-Test).
Im Gegensatz zur Anfälligkeit des Krautes gegenüber P. infestans war bei der Knollenanfälligkeit ein negativer Einfluss der neuen Kohlenhydratquelle Fructan (Inulins) auf das Myzelwachstum zu beobachten. Möglicherweise sind die Fructankonzentrationen im Blatt zu niedrig gewesen, um einen eindeutigen Effekt auf den Sporulationsindex der Krautfäule erkennen zu lassen.