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Modul Kartoffelproduktion
Viruskrankheiten der Kartoffel
8. Semester
11.05.04, 13.15 – 14.45 + 12.05.04, 14.15 – 15.45
Dr. Mark Varrelmann (Juniorprofessor)
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 1
Gliederung der Vorlesung
1. Die Geschichte der Viruskrankheiten im Kartoffelbau und ihrer Bekämpfung
2. Viruskrankheiten (nach Übertragungswegen geordnet)Blattlausübertragung von Pflanzenvirenmechanisch und nicht-persistent blattlausübertragbare Viren
Genus Potyvirus: PVY (-N, -O, -NTN), PVAGenus Carlavirus: PVS, PVM
persistent blattlausübertragbare VirenGenus Polerovirus: PLRV
nematodenübertragbare VirenGenus Tobravirus: TRV
(ausschliesslich) mechanisch übertragbare Viren:Genus Potexvirus: PVX, PAMV
pilzübertragbare Viren:Genus Necrovirus: TNVGenus Pomovirus: PMTV
thripsübertragbare Viren:Genus Tospovirus: TSWV
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 2
Gliederung der Vorlesung
3. Krankheiten verursacht durch ViroideGenus Pospiviroid: PSTVd
4. Quarantänekrankheiten (unsortiert)PYV, PVT, APMoV, APLV, PBRSV
5. Bekämpfungsstrategien von Pflanzenviren im KartoffelbauSaatgutverkehrsgesetzProduktion von zertifiziertem PflanzgutVirusdiagnoseKulturmassnahmen und VektorbekämpfungResistenzzüchtung
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 3
Geschichte der Virusbekämpfung im Kartoffelanbau
- Einführung der Kartoffel in Europa ca. 1565 (Spanien)- Walter Raleigh - Irland- Beginn von grösseren Kartoffelmonokulturen im 18 Jhd.- Auftreten der ersten Viruskrankheiten (Abbau durch Selbstvermehrung des Pflanzgutes)
- Carl Friedrich Philipp von M a r t i u s (Tropenforscher 1794-1868): Theorie des ökologischen Abbaus- bereits 1780 in Deutschland starker Befall mit der Blattrollkrankheit
- 1905: erstmals Kartoffelanbau in Gefahr (pommersche Kartoffelzüchter Henning Graf von A r n i m - S c h l a g e n t h i n)
- 1921: Salaman erkennt die Virusnatur als Ursache für die Degradation- 1927 Karl K r ü g e r erkennt die Blattlausübertragbarkeit: Beginn der Erzeugung vonPflanzgut in Gesundlagen (Riesengebirge und M-V)
- Stanley, 1935: erneuter Beweis der Virusnatur als Abbau-Ursache im Kartoffelanbau
- Der Virus-Abbau kann schon beim ersten Nachbau bei 30 % Ertragsverlust liegen, beim zweiten und dritten sind es bereits 60 bis 75 % und beim vierten eigenen Nachbau liegt der Ertragsverlust gegenüber virusfreiem Pflanzgut sogar bei 85 %.
- 1948 E605 (Parathion von BASF), 1951 Systox (Demeton), 1957 MetasystoxVorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 4
2. Viruskrankheiten (geordnet nach Übertragungswegen)mechanisch und nicht-persistent blattlausübertragbare Viren
Genus Potyvirus:Potato virus Y (-N, -O, -NTN)Potato virus A
Genus Carlavirus:Potato virus MPotato virus S
Potyvirus Carlavirus
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 5
Blattläuse Hemiptera „aphids“
Virusübertragung durch ZellverletzungNicht-persistente Übertragung (stylet-borne)Semi-persistente Übertragung (foregut-borne)Persistente Übertragung (internally borne)
Myzus persicaeGrüne Pfirsichblattlaus
Macrosiphum euphorbiaeGrüngestreifte Kartoffelblattlaus
Aulacorthum solaniGrüngefleckte Kartoffellaus
Blattlausübertragung von Pflanzenviren
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 6
Aphis nasturtiiFaulbaumlaus
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Die Bedeutung von Insekten als Virusvektoren
• Aphiden (160)• Zikaden (Leaf- and planthoppers) (35)• Weisse Fliegen (25)• Käfer (20)• Nematoden (14)• Käfer und Milben (10)
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 7
Der Lebenszyklus von Aphis fabae
Parameter der Übertragung
AcquisitionszeitInokulationszeitRetentionszeitTransstadialpassageHämolympheLatenzzeitPersistenzVermehrung im Vektor (Propagation)Transovariale Übertragung
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 9
(Hull, 2001)
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 10
Nichtpersistente ÜbertragungAcquisitionszeit sec. – min.Inokulationszeit sec. – min.Transstadialpassage neinHämolymphe neinLatenzzeit keineMechanisch übertragbar jaVermehrung im Vektor neinTransovariale Übertragung nein
Semipersistente ÜbertragungAcquisitionszeit min. – h.Inokulationszeit min. – h.Transstadialpassage neinHämolymphe neinLatenzzeit keinePersistenz 1-100 h.Mechanisch übertragbar einigeVermehrung im Vektor neinTransovariale Übertragung nein
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 11
Persistente Übertragung (zirkulativ)
Acquisitionszeit min. – h.Inokulationszeit min. – h.Transstadialpassage jaHämolymphe jaLatenzzeit min. – h. - TagePersistenz 1-100 h.Mechanisch übertragbar neinVermehrung im Vektor ja/neinTransovariale Übertragung ja/nein
Propagativ, nicht propagativ, transovarial
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 12
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Schnitt durch den Kopf einer Blattlaus, „stylet“ führt durch Mesophyllzellen bis zum Leibündelgewebe (Gray and Banerjee, 1999)
(de Zoeten, 1968)
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 13 Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 14
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 15
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 17
PVY
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 18
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PVY, Potato virus Y, Typstamm Potyvirus, Strichelkrankheit, Tabakrippenbräune
Stammspez. SymptomePVY-O Strichelkrankheit („ordinary strain“)PVY-N (Adernnekrosen in Tabak) Tabakrippenbräune („necrotic strain“)PVY-C (ähnlich wie –O) stiple streak strainPVY-NTN (Knollennekrosen) („necrotic strain, tuber necrosis“)
Übertragung mech. und nicht persistent durch Aphiden M. persicae, Aphis nasturtiiKnollen stellen die Hauptinfektionsquelle darWeitere Wirte 76 Nachtschatten und v.a. viele Unkräuter
Eines der wirtschaftlich bedeutensten Viren, weltweite Verbreitung
Ökonomische Bedeutung: Reduktion des Knollenertrages um bis zu 50-90%, auch frühzeitiges Absterben der Pflanzen möglich
Problematische Bekämpfung mit Insektiziden
PVY, 3D-Struktur, EM-Aufnahme
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 19
PVY-O, Symptome (Strichelkrankheit)
PrimärsymptomeTintenspritzer
SekundärsymptomeRauhmosaikBlattkrümmungen, NekrosenAbknickenWuchshemmung
Strichelsymptome sortenabhängig
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 20
PVY-O, Sekundärsymptome http://www.plbio.kvl.dk/~thluj3/symptoms/symplist.html
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 21
PVY-N Symptome, im Bestand nur leichte Ausprägung, wenig Nekrosenund daher schwere Diagnose und Bereinigung
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 22
PVY, N-Stamm, diffuse chlorotische Marmorierung, S. tuberosumhttp://www.plbio.kvl.dk/~thluj3/symptoms/symplist.html
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 23
PVY-NTN, Knollennekrosen an KartoffelnPVY-N, schwache Blattsymptome
Verwechslung mit Tobacco rattle virusund Potato mop top virus„spraing disease“
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 24
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PVA
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 25
PVA, Potato virus A, PotyvirusStämme mit unterschiedlicher Schwere der Symptome (Rauhmosaik)
Übertragung wie PVY
Symptome: Rauhmosaik
Ökonomische Bedeutung: Ertragsdepressionen von bis zu 40% (schwere Virose)Gefährliche vor allem in Mischinfektionen mit PVY und PVX (bis 80%)
Verbreitung: weltweit, Bedeutung jedoch aufgrund von Resistenzzüchtung abnehmendWirtspflanzenkreis enger als der von PVY
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 26
Typische Symptome des PVA: gewellte Blattränder, Aufhellungen und tiefliegende Nerven
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 27
PVM
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 28
PVM, Potato virus M, Genus Carlavirus, RollmosaikNichtpersistente Übertragung (meist M. persicae),auch gut mechanischSchwere der Symptome vom Isolat abhängig, Primär nahezu symptomlos, Sekundär AdernaufhellungBlattrandwellung, Mosaikflecken, Einrollen der Wipfelblätter(keine harten Blätter), Symptomverstärkung bei DoppelinfektionSymptommaskierung bei hohen Temp.
Reduktion des Knollenertrages um bis zu 50%, Verbreitung zwar weltweit, jedoch in Osteuropa stärker als im WestenKontinuierliche Zunahme in den letzten JahrenWirte: Solanaceen, Gartenbohne, Zuckerrübe, Gänsefußgewächse
Carlavirus
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 29
Mischinfektionen mit PVM - Symptomverstärkung bei Doppelinfektion
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 30
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PVS
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 31
PVS, Potato virus S, Carlavirus
Symptome eher schwach im Vergleich, Rauhblättrigkeit, Abwärtsneigen der BlattspitzenBronzefarbene Blätter, Nekrosen bei Anfälligkeit, leichte Blattverdrehungen(starke Sortenabhängigkeit)
Infektion der unterschiedl. Sorten bis zu 100%, hohe Durchseuchung ohne starke VerlusteSchädigungen jedoch eher mäßig (-20%). Gefährlich bei Mischinfektionen
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 32
Beispiel der Sortenabhängigkeit der Virussymptome bei PVS
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 33
Sortenabhängigkeit der PVS-Symptome und Mischinfektionen
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 34
2. Viruskrankheiten (nach Übertragungswegen)persistent blattlausübertragbare VirenGenus Polerovirus: Potato leaf roll virus (PLRV)
PLRV
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 35
PLRV, Potato leafroll virus, Polerovirus, Kartoffelblattrollvirus
S. tuberosum , Stechapfel, Fuchsschanz, Bilsenkraut,Schwarzer Nachtschatten
Vektor:Ausschließlich aphidenübertragbar, persistent,Nicht samenübertragbar, nicht mechanischPhloemlimitiert, haupts. M. persicae aber insges. mehr als 10 Arten
Acquisition mind. 5 min., Latenzperiode 12 h., Inokulationszeit mind. 30 min.Halbwertszeit mehrere Tage
Symptome: Primärsymptome, SekundärsymptomeKnollennetznekrosen Assimilatstau in den Siebröhren (Kallosebildung)(Resorcin Blau 1%)Ökonomische Bedeutung: aufgrund von Vektorbekämpfung stark abnehmendEine der ehemals verbreitetsten K-Virosen (20-30% Depression)Gefährlicher bei PVY oder PVX Mischinfektion (80-90%)Verminderung von Knollenzahl und -masse
Luteovirus
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 36
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Aufbau pflanzlicher Leitbündel (Dikotyle)
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 37
Sekundär: tütenähnliche BlattverformungenHarte Blätter (met. Rascheln)
Primär: Rollen, steile Stellung, Aufhellung
http://www.plbio.kvl.dk/~thluj3/symptoms/symplist.html
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 38
Beispiele für Knollennetznekrosen, verursacht durch PLRV
Infected potato tuber with internal net necrosis. (Courtesy Department of Agriculture and Fisheries for Scotland).
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 39
Russett Burbank are very susceptible to PLRV and show symptoms of internal net necrosisvegetablemdonline.ppath.cornell.edu/ .../PotVirusFS3.htm
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 40
Sekundär: tütenähnliche BlattverformungenHarte Blätter (met. Rascheln)Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 41
PLRV-Symptome im Bestand
http://www.ndsu.nodak.edu/instruct/gudmesta/lateblight/necrosis2.html
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 42
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TRV
2. Viruskrankheiten (geordnet nach Übertragungswegen)nematodenübertragbare Viren
Genus Tobravirus: Tobacco rattle virus (TRV)
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 43
TRV-Partikel im Elektronenmikroskop
Nematoden als VirusvektorenDorylaimida
LongidoridaeXiphinemaLongidorusParalongidorus
TriplonchidaTrichodoridae
ParatrichodorusTrichodorus
Ekoparasitische Ernährungsweise an Wurzel-Epidermalzellen, stechend saugende Ernährungsform, Aussaugen von ZellinhaltenPersistente Übertragung (bis zu mehr als 1 Jahr),Keine Replikation, keine transovariale Übertragung
Genus Nepovirus: Xiphinema, Longidorus
Genus Tobravirus: Trichodorus, Paratrichodorushttp://nematode.unl.edu/
IngestionAufnahme (Acquisition)AdsorptionRetentionAbgabe (Release)
Xiphinema sp.
Paratrichodorus pachydermus
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 44
Krautsymptome selten (unter -20°C), nekrotische StrichelTRV besitzt sehr grossen Wirtskreis (mehr als 300 Spezies)
Ökonomische Bedeutung:- Der Virusbefall in Kartoffeln führt weniger zu Ertrags- als zu Qualitätseinbußen.- Ablehnung ganzer Chargen von der Verarbeitungsindustrie (Chipsproduktion) schon aufgrund eines geringen Anteils an symptomtragenden Knollen
Tobacco rattle virus (TRV, Genus: Tobravirus)
Stängelbunt- und PfropfenkrankheitSymptomatologie:
(Radtke und Rieckmann, 1990)
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 45
P. tunisiensisTRV-Italian
P. teresTRV-Oregon(Holland)
P. minor TRV-American
P. hispanusTRV-Portuguese
P. anemonesP. pachydermus
TRV-PaY4
T. cylindricusT. primitivusT. viruliferus
TRV-RQ
P. nanusP. pachydermus
TRV-PRN
VektorSerotyp
TRV-Vektoren
- starke Vektorspezifität- starke Variabilität der Virusisolate
- TRV wird persistent durch unterschiedliche wurzelparasitäre Nematodenspezies (Trichodorus und Paratrichodorus) übertragen (Taylor & Brown, 1997).
- Persistierung im Wirt bis zu einem Jahr (nichtzirkulativ), keine Übertragung an die Nachkommenschaft(verändert nach Hull, 2002)
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 46
Nicotiana clevelandiiSystemisch infiziert mit TRVLinks: M-Typ (RNA1 + RNA2)Rechts: NM-Typ (RNA1)
Unterschiedliche Formen des TRV
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 47
Photo: SCRI
2. Viruskrankheiten (geordnet nach Übertragungswegen)pilzübertragbare Viren:
Genus Necrovirus: Tobacco necrosis virus (TNV)Genus Pomovirus: Potato mop top virus (PMTV)
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 48
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Pilze als Virusvektoren
Pilze oder Protisten können Viren übertragen
•Olpidium (Chytridiomycetes)•Polymyxa, Spongospora (Protozoa, Plasmodiophoromycetes)•Übertragung in (b) oder auf (a) der Oberfläche von Zoosporen•Übertragung kann hochspezifisch (Isolat) sein
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 49
a b
Übertragung von Pflanzenviren durch Pilze
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 50
Pilze als VirusvektorenOlpidium brassicae, Olpidium bornavanus, Chytridiomycetes:
Überträger von isometrischen Viren (in-vitro Übertragung) wie: Genus Tombusvirus: CNV, Cucumber necrosis virusGenus Carmovirus: MNSV, Melon necrotic spot virusGenus Necrovirus: TNV, Tobacco necrosis virusGenus Dianthovirus: RCNMV, Red clover necrotic mosaic virusInfektion der Zoosporen aus dem Bodenwasser
Polymyxa graminis, Polymyxa betae, Plasmodiophoromycetes
Überträger von stäbchenförmigen Viren (in-vivo Übertragung) wie:Genus Benyvirus: BNYVVGenus Bymovirus: BaMMV, BaYMV, WSSMV, OMV Oat mosaic virus, SBWMVDas Virus befindet sich bereits in den Zoosporen, wenn sie aus veg. Sporangien entlassen werden. Der neue Wirt wird mit der Zoosporeninfektion besiedelt
Spongospora subterranea, Plasmodiophoromycetes, obligate Parasiten
Genus Pomovirus: PMTV, Potato mop top virus
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 51
Zyklus/Entwicklungskreislauf von Olpidium brassicae
Light micrographs of Olpidium brassicae(from Kassanis’ description of TNV)
SPORANGIA IN INFIZIERTENPFLANZENWURZELN
ZOOSPOREN (Scale bars=20 µm)
Infektion der Zoosporen aus dem Bodenwasser
Entwicklungaskreislauf von Spongospora subterranea
Sporogenisch: äusserer RingSporangial: innerer Kreis
: www.pa.ipw.agrl.ethz.ch/ spongospora/intro.htm
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 53
TNV
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 54
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Tobacco necrosis virus (TNV)ABC-KrankheitGenus Necrovirus
Bodenbürtig, ausschliesslich pilzübertragbarKeine Blatterkrankungen
Symptomatologie:C-Symptom: zum Erntezeitpunkt hellbraune flecken mit sternförmigen
RissenA-Symptom: schwarzbraune, blasige AufwölbungenB-Symptom: schwarzbraune runde eingesunkene Flecke, ähnlich
Phoma-Trockenfäule
TNV wird nicht über die Knollen übertragenJedoch über Pfropfung und über Olpidium brassicae (auch Überwinterung)
Wirtschaftliche Bedeutung: in Deutschland noch gering
Bek.: Verhinderung der Verschleppung in unbelastete Böden
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 55
TNV zeitlicher Symptomverlauf C – A – B
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 56
TNV zeitlicher Symptomverlauf C – A – B
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 57
PMTV
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 58
Virus particles 20 nm wide in sap, showing loose helical structure at one end. (Photograph: Scottish Crop Research Institute)
Potato mop top virusGenus: PomovirusBüscheltriebkrankheit
Überträger: Spongospora subterraneaAuch mechanisch und Pfropfung
Blattsymptome mit PAMV verwechselbarLeuchtend gelbe FleckenBüschelgipfel (eingerollte Blätter)
Knollensymptome mit TRV verwechselbarEisenfleckigkeit
Kein Auftreten in SüdeuropaErtragseinbussen bis zu 25%Qualitätsminderung durch Knollenschäden(Verarbeitungsindustrie)
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 59
Healthy (left) and naturally mop-top affected (right) plants of potato cv. Alpha. (Photograph: Scottish Crop Research Institute)
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 60
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Yellow mottling in leaf of naturally infected potato cv. Red Craig's Royal. (Photograph: Scottish Crop Research Institute)
PMTV-Blattsymptome: leuchtend gelbe Flecken
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 61
Chlorotic V-shaped marking in leaf of naturally infected potato cv. Arran Pilot. (Photograph: Scottish Crop Research Institute)
V-förmige Blattsymptome verursacht durch PMTV
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 62
External (above) and internal (below) symptoms of spraing in naturally infected tubers of potato cv. Arran Pilot. (Photograph: Scottish Crop Research Institute)
PMTV Knollensymptome
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 63
Cracked and distorted naturally infected tubers of potato cv. Alpha produced in second year of infection. (Photograph: Scottish Crop Research Institute)
PMTV Knollensymptome
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 64
PVX
2. Viruskrankheiten (geordnet nach Übertragungswegen)(ausschliesslich) mechanisch übertragbare Viren:
Genus Potexvirus: Potato virus X (PVX)Potato aucuba mosaic virus (PAMV)
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 65
PVX, Potato virus X, Potexvirus TypstammPartikel sehr stabil, dauerhaft
Symptome isolatabhängig, sortenabh. Primärinfektionengenerell nicht sichtbar, AltersresistenzSehr weiter Wirtskreis
Übertragung ausschließlich mechanisch, Pfl.-Kontakt, Arbeitsgeräte, (K-Käfer, Zikaden)Reservoir infizierte Knollen
Weltweite Verbreitung, Ök. jedoch weniger bedeutsam, da „nur“ bis zu 20% Ertragsausfälle
EM, PVX Potexvirus
PVX, unterschiedliche SymptomausprägungenVorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 66
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PAMV
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 67
Virus particles from a purified preparation. Bar represents 200 nm.
Potato aucuba mosaic virus (PAMV)Genus Potexvirus
Mechanisch übertragbar und bei Mischinfektionen von Potyviren (Helfervirus)aphidenübertragbar
Symptome: Blatt: lokale Entfärbungen, ChlorosenÄhnlich PMTVKnolle: ringförmige Flecken, netzförmige StrukturenRostfarbene Zonen
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 68
PAMV-Blattsymptome (3-Zonen-Schadbild)
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 69
Systemically infected leaf of potato cv. Ninetyfold. (Courtesy Scottish Horticultural Research Institute.) Infected potato tuber cv. Majestic
Cut tuber of infected potato cv. Majestic
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 70
TSWV
2. Viruskrankheiten (nach Übertragungswegen)thripsübertragbare Viren:
Genus Tospovirus: Tomato spotted wilt virus (TSWV)
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 71
TSWV, Tomato spotted wilt virus, Genus TospovirusBronzefleckenkrankheit
Virusreservoir vor allem Tomtenanbau, Wirtspflanzenkreis erstaunlich hoch (> 925 Spezies)
Vektor: Frankliniellea occidentalis (Westlicher Blütenthrips)F. fusca (Tabakthrips)F. schultzei (Gemeiner Blütenthrips)Thrips tabaci (Zwiebelthrips)Mindestens 6 verschiedene StämmeRingfleckenstammPrimär: Ringflecken, nekr. Ringe, strichelartige Nekrosen, Absterben der SprossspitzeSekündär: undeutl. Symptome, deformierte Knollen, AufplatzenRosettenartiges Wachstum, Deformationen, auch Ringe, vorzeitiges AbsterbenVektor: Thrips (versch. Arten)
Ger. Kenntnisse über ök. Bedeutung bei Kartoffeln , jedoch erhebliche Schäden und geringer ErtragÖkonomische Bed. Insges. :Zierpflanzen: Chrysanthemum, Dhalia, Gloxinia, Impatiens, LilienGemüse: Tomate, Salat, PaprikaObst: Papaya, Ananas
TSWV
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 72
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TSWV Aquisition durch Thripse (Thysanoptera)
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 73
Replikation (Vermehrung)Im Vektor
Virusakkumulaion in den Speicheldrüsenu.a. Geweben
Keine Übertragung über das Ei
TSWV, Symptome an Kartoffeln
Primärsymptome Sekundärsymptome
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 74
Cornell University
PSTVd
3. Krankheiten verursacht durch ViroideGenus Pospiviroid: Potato spindle tuber viroid (PSTVd)
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 75 Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 76
Poto spindle tuber viroid (PSTVd)Genus Pospiviroid
Übertragung leicht mechanisch, höchste Konz. in BlatthaarenBearbeitungsgeräteRein zufällig: Blattlausübertragbar, Zikaden, Kartoffelkäfer, Samen, PollenGemeinsame Übertragung mit PLRVKeine Vektoren bekannt
Symptome:Blatt: aufrecht stehend, spindelförmig verdreht, runzlig, dunkel, StauchungKnolle: klein, zylindrisch, spindelförmig, längliche Einsenkungen
Verbreitung: Polen, Russland, Ukraine, USA, Asien
Wirtspflanzenkreis: Tomate, Tabak, Petunie, Löwenmaul
Ertragsreduktionen bis 40%EPPO-Quarantänekrankheit
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 77
Foliage symptoms in Solanum tuberosumcv. Irish Cobbler. Healthy plant at left.
PSTVd Blattsymptome an Kartoffeln
Potato spindle tuber viroid causes a stiff and upright growth habit on infected potatoes.
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 78
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Tuber symptoms in Solanum tuberosum. (Upper row) cv. Saco; (lower row) cv. Kennebec. (Left) healthy; (centre) infected with the type strain; (right) infected with the unmottled curly dwarf strain.
PSTVd Knollensymptome an Kartoffeln
Potato spindle tuber viroid gets its name because of the oblong tubers produced from infected plants: vegetablemdonline.ppath.cornell.edu/ .../PotVirusFS3.htm
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 79
PSTVd Symptome an Lycopersicon esculentum
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 80
H.P. Mühlbach, Uni-Hamburg
Quarantänekrankheiten
EPPO European and Mediterranean Plant Protection OrganizationSitz in Paris (1951)
44 Mitgliedsstaaten
- Entwicklung von Strategien und Massnahmen zur Verhinderung der Einschleppung und Verbreitung von Pflanzenkrankheiten
- Harmonisierung der Pflanzenschutzgesetzgebung
- Förderung des modernen, sicheren und effektiven Pflanzenschutzes
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 81
Quarantäneviren: www.eppo.org „data-sheets“ für Quarantäneorganismenoder –krankheitenDownload
A1 und A2 Listen
A1: kein Vorkommen in der EU
A2: Vorkommen, jedoch keine weite Verbreitung
Quarantäneviren
Untersuchung im Pflanzenschutzamt aufgrund der Quarantäneverordnung
Pflanzenbeschauverordnung vom 10. Mai 1989 (BGBl. I S. 905), zuletzt geändert durch die Verordnung zur Änderung der Zweiten Verordnung zur Änderung der Pflanzenbeschauverordnung vom10. Januar 1995 (BGBl. I S. 19)
Andean potato latent virus, Stamm: APLV-HU; APLV-COL; APLV-COL2Andean potato mottle virus, Stamm: APMoV-B; APMoV-C; APMoV-HPotato black ringspot virus, PBRSVAracachavirus B, Oca StrainPotato yellowing virus, PYVPotato virus T PVTPotato spindle tuber viroid PSTVdPotato yellow vein disease ??
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 83
Quarantäneviren: ein Beispiel
Potato yellowing virusFamilie BromoviridaeGenus AlfamovirusTypspezies Alfalfa mosaic virus AMV
Semipersistente Übertragung durch Blattläuse
Genbankimporte/Zuchtmaterial aus Südamerika beinhaltet ein Alfamovirus, welches sich von AMV serologisch unterscheidet.
AMV befällt Kartoffeln eher seltenJEDOCH: PYV ist samenübertragbar
Ein neuer Stamm des AMV oder ein neues Virus ??
Kein natürliches Vorkommen in EU-Staaten
Keine Sequenzinformationen
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 84
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PYV-Symptome an Kartoffeln: flächige GelbfärbungAUCH SYMPTOMLOSE INFEKTION MÖGLICH
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 85
5. Bekämpfungsstrategien von Pflanzenviren im KartoffelbauSaatgutverkehrsgesetzProduktion von zertifiziertem PflanzgutVirusdiagnoseKulturmassnahmen und VektorbekämpfungResistenzzüchtung
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 86
Saatgutverkehrsgesetz (SaatG)
Landwirtschaftskammer HannoverRef. 32Pflanzenbau, Anerkennungsstelle, Versuchswesen
Allgemeiner Pflanzenbau und Saatgutanerkennung Spezieller Pflanzenbau und Versuchswesen Saatgutprüfung
Saatgutverkehrsgesetz (SaatG)vom 20. August 1985 (BGBl. I vom 23.08.1985, S. 1633)Zertifizierung Ländersache/USA privatisiertBSA: Entwicklung von Zertifizierungssystemen
BasissaatgutHandelsaatgutzertifiziertes Saatgut
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 87
Sortenschutzgesetz (SortG) in der Fassung der Bekanntmachungvom 19.12.1997 (BGBl. I vom 29.12.1997, S. 3164)
Bundessortenamt (BSA)http://www.bundessortenamt.dehttp://www.landbuch.de/bsa/bsa.htmhttp://www.bgbl.de/
- Blatt für Sortenwesen(Amtsblatt fürBekanntmachungen desBundessortenamtes)
- Beschreibende Sortenlisten(als Entscheidungshilfe für dieOffizialberatung und Praxis)
- Richtlinien für Wertprüfungen undSortenversuche
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 88
Erteilung des Sortenschutzes
Der Sortenschutz ist ein dem Patent vergleichbares Ausschließlichkeitsrecht.Während im Patentrecht im wesentlichen eine"Lehre zum technischen Handeln" geschützt wird, ist im Sortenschutzgesetz der Schutzgegenstand die konkrete Pflanzensorte. Geschützt wird das geistige Eigentum andefinierten Pflanzensorten. Der Sortenschutz dient somit der Sicherung der züchterischen Arbeit durch Gewährung eines privaten Schutzrechtesund damit der Förderung der Pflanzenzüchtung. Auf der Grundlage desSortenschutzgesetzes (SortG) kann der Sortenschutz für Sorten desgesamten Pflanzenreiches - ausgenommen Mikroorganismen -beantragt werden.
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 89 Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 90
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Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 91
Pflanzkartoffelvermehrungsfläche in Deutschland30% d. Fläche: Vorstufen- und Basispflanzgut70% d. Fläche: Z-Pflanzgut
www.landwirtschaft-mv.de Landesforschungsanstalt für Landwirtschaft und Fischerei MV
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 92
Kartoffelanbaufläche in Deutschland
www.landwirtschaft-mv.de
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 93
Pro-Kopf-Verbrauch von Kartoffeln in Deutschland
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 94
Anteil einzelner Kartoffelvirosen am Virusspektrum
www.landwirtschaft-mv.de
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 95
www.landwirtschaft-mv.de
Aufbau von Kartoffelpflanzgut
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 96
Basispflanzgut (S, SE, E):Pflanzgut zur Vermehrung
Zertifiziertes Pflanzgut:Pflanzgut zum Verbrauch
(V1-V3)
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Pflanzkartoffelverordnung vom 21. Januar 1986 (BGBl. I S. 192), zuletzt geändert durch Artikel 2 der Verordnung vom 23. Juli 1997 (BGBl. I S. 1906)
Feldbesichtigungen: kein Befall mit Kartoffelnematoden feststellbar3 Jahre ohne Kartoffeln, mind. 1 haFeldbestandsprüfung: amtlicher Probennehmer mind. 2x
Feld Probennahme: Teilstück oder GesamtflächeKraut abgestorbenTeilschlagbeprobung möglichAbgehen des Schlages in „8“-Form
Z-Pflanzgut 110 Knollen/3 haBasispflanzgut 220 Knollen/3 haNachprüfung:Z-Pflanzgut 66 Knollen/3 ha ab 1 haBasispflanzgut 66 Knollen/3 ha ab 0,5 ha
Lagerprobennahmeje 500 dtZ-Pflanzgut 110 KnollenBasispflanzgut 220 Knollenbei Wiederholung 220 Knolllen
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 97
Produktion von Kartoffelpflanzgut
Vorstufenpflanzgut: zur Prod. von Basispflanzgut (max. 4 Generationen)
Virustestung auf PLRV und PVY im PSA
Grenzwerte zur Abstufung bzw. Aberkennung:Basispflanzgut: darf maximal 2 % schwerem Virus (PVY, PLRV, PVA, PVM) bzw. 4 % leichtem Virus belastet seinZ-Pflanzgut: 8 % schweres Virus bzw. Umrechungsfaktor: 1 Pflanze mit schweren Virussymptomen kann durch 4 Pflanzen mit leichten Symptomen ersetzt werden)
Produktion von Kartoffelpflanzgut
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 98
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 99 Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 100
Herstellung eines polyklonalen Antiserums
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 101 Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 102
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www.landwirtschaft-mv.de
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 103
Bekämpfungsmassnahmen
- Selektion virusbefallener StaudenAuspflanzung viruskranker KnollenInfektionsquelle für BlattläuseSelekteureDurchwuchskartoffeln, Unkräuter
- Anwendung von InsektizidenWarnmeldung Blattlausflug – zu später Spritzstart (Kontaktinsektizid)Gewährleistung eines ständigen Schutzes (max. 10-14 Tage)Mittelwahl Kontaktinsektizide/systemische Insektizide
- KrautabtötungUnterbrechung der Virusabwanderung in die KnollenVorkeimungBeachtung des Wiederaustriebes
- Virusresistenz/Sortenwahlunterschiedliche Formen der Resistenz
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 104
Blattlauswarndienst
-PSA des Landes Veröffentlichung (20-34KW)-Gelbschalen an Einzelstandorten
Erfassung folgender Arten:-Myzus persicae (Grüne Pfirsichblattlaus)-Aphis nasturtii (Kreuzdornlaus)-Aphis frangulae (Faulbaumlaus)-Aulacorthum solani (Grünfleckige Kartoffellaus) und-Macrosiphum euphorbiae (Grünstreifige Kartoffellaus)
Amtliche BeschaffenheitsprüfungEinfluss der Blattlausfänge auf Abstufungen und Aberkennungen
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 105 Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 106
Insektizide für den Einsatz im Kartoffelbau
Zulassung ausgelaufen:Bulldock, Plenum, Ripcord 10, IRO 10 EC
Pyrethroide: Repellent-Effekt
Pirimicarb - Resistenzbildung
Insektizide für den Einsatz im Kartoffelbau
Siehe auchwww.bba.de
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 108
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Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 109
Kontrolle von mechanisch und semi-persistent übertragbaren Kartoffelviren (PVX, PVS, PVY, PVM)
Pflanzung von infiziertem Material ist die Hauptinfektionsquelle
Ausschluss: vor allem Quarantäne (APMV, A-strain PVS, APLV)
Resistenzzüchtung: Toleranz, HR, quantitative Resistenz
Produktion von virusfreiem Pflanzgut: Gesundlagen(Ostseeküste, Mark Brandenburg, Lüneburger Heide, Schwäbische Alp, Schwarzwald, Erzgebirge, Irland, Tirol)
Kulturpraxis: Entfernen virusbefallener Pflanzen
Insektizide nicht effektiv (Probestiche)
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 110
Resistenzzüchtung
Warum ?: - Kartoffel ist die viertwichtigste Nahrungsmittelpflanze der Welt
- Kartoffeln werden (fast) ausschliesslich veg. vermehrt
- (Fast) alle beschriebenen Viren sind knollenübertragbar
- Hohe Kosten der Saatgutzertifizierung, Inspektion, Quarantänemassnahmen,Virusdiagnose, Insektizide zur Vektorbekämpfung, Produktionssicherheit fürden Anbauer
- Beginn der gezielten Resistenzzüchtung in den 30er Jahren des 19. Jhd.
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 111
S. tuberosum tetraploid: starke Heterozygotiewahrscheinlich Spontankreuzung aus zwei diploiden Wildarten
http://www.toffi.net/kiss/acker/a_02.htm
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 112
Klassische Virusresistenzzüchtung
(Hull, 2002)
Resistenz monogen dominant
Monogen rezessiv
Polygen rezessiv
unvollständig dominant (Gen-Dosis Effekt)
Abnehmende Häufigkeit
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 113
Resistenzgenquellen gegen Potato leaf-roll virus (PLRV)
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 114
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Virusresistenzgene unterschiedlicher Resistenztypen
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 115
Virusresistenzgene unterschiedlicher Resistenztypen
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 116
(Khetarpal et al., 1998)
Kann Virusresistenz dauerhaft sein?
(Fraser et al., 1992)
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 117
Warum ist Toleranz gegenüber Pflanzenviren nicht das Mittel der Wahl ?
Toleranz
-die infizierte Pflanze dient als Virusreservoir zur Infektion von bspw. anfälligenGenotypen
-Es werden eine hohe Zahl virusinfizierter Pflanzen angebaut
-Die Wahrscheinlichkeit für eine Brechung der Toleranz steigt
-Die Einstellung „aus den Augen aus dem Sinn“ reduziert den Ansporn, virusresistente Genotypen zu züchten
Vorlesung: Viruskrankheiten der Kartoffel 118
Angebot einer praktischen MSc.-Arbeit in der AG Virologie am Institut für Pflanzenpathologie und PflanzenschutzIn Zusammenarbeit mit dem Pflanzenschutzamt Hannover
Titel: Etablierung eines Routinenachweisverfahrens zur Detektion von Tobacco rattle virus (TRV) in Knollenmaterial von Solanum tuberosum
TRV Infektionstypen: M- und NM-Isolate
RNA1: Vermehrung, Ausbreitung, Samenübertragung
RNA2: Verpackung, Nematodenübertragung
- NM-Isolate, welche ebenfalls im Kartoffelanbau weitverbreitet sind, bestehen nur aus RNA1 und besitzen damit keine Viruspartikel.Infektiöse RNA1 wird jedoch produziert.
- Es wird vermutet, das diese NM-Typen durch eine Resistenzreaktion des Wirtes (z.B. Nekrosenbildung (HR) in Kartoffelgenotypen) gebildet werden.
- Durch diese Eliminierung sind die NM-Typen nur noch horizontal durch vegetative Vermehrung übertragbar.
- M-Isolate besitzen RNA 1 sowie RNA 2 und produzieren CP-enkapsidierte Viruspartikel
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Diagnose1. ELISA: immunologischer Nachweis des viralen HüllproteinsUnmöglich bei NM-Isolaten, da diese kein CP besitzen und damit auch keine Viruspartikel bilden.
2. PCR:
Nachweis auch von NM-IsolatenJedoch: RNA-Extraktion aus Knollen aufgrund von Polyphenolen und Ribonukleaseaktivität problematischVirusgehalte in Augenstecklingen gering
RNA1
3. Fangpflanzen:Nicotiana tabacumnematodeninfizierbar, deutliche Virussymptome,RNA-Extraktion unproblematisch
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1) TRV (N. tab.)2) TRV (Sorte 1)3) TRV (Sorte 2)4) TRV (Sorte 1 plus N. tab.)5) H2O