Ralf Kaldenhoff - Technische Universität Darmstadt · Parasitäre Pflanzen • 4100 Spezies aus 19...
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Pflanzen als Pflanzenparasiten
Ralf Kaldenhoff
Parasitäre Pflanzen
• 4100 Spezies aus 19 Familien
• Allgemeine Charakteristika:
– Die Wurzel ist meist modifiziert
– Kontakt zum Wirt erfolgt generell über Haustorien
– Über Haustorien wird eine Verbindung zum Phloem und / oder Xylem des Wirteshergestellt
• Lebenszyklus:– Obligate Parasiten – benötigen den Wirt um ihren Lebenszyklus zu vollenden
– Fakultative Parasiten – Lebenszyklus kann auch ohne Wirt beendet werden
• Wirtsorgan– Sproßparasiten
– Wurzelparasiten
• Nährstoffe– Holoparasit – ist vollständig von den Nährstoffen des Wirtes abhängig
Photosynthese gering oder nicht vorhanden
– Hemiparasit – teilweise auf den Wirt angewiesen (Mineralien / Wasser)
Zu Photosynthese fähig
Pflanzenparasiten
Mistel (Viscum album)
Photograph © Andrew Dunn
Pflanzenparasiten
RafflesiaVerbreitungsgebiet:Indonesien und Malaysia
Pflanzenparasiten
Film von David Attenborough
Parasitic Plant Connection
http://www.parasiticplants.siu.edu/
Parasitäre Pflanzen in der Landwirtschaft
Beispiel 1: Striga
Striga ist eine Pflanzengattung aus derFamilie der Sommerwurzgewächse(Orobanchaceae). Die Pflanzen parasitierenmeist auf Gräsern und sind in den Tropenund Subtropen der alten Welt verbreitet.
Parasitäre Pflanzen in der Landwirtschaft
Beispiel 1: Striga
• Ca. 40 Millionen Hektar sind von Striga befallen.• Ernteausfälle 20 80% bis hinzu Totalausfall• Geschätzte Schadenssumme 1Mrd US$ pro Jahr• Die Samen sind klein und überdauern im Boden mehr
als 20 Jahre• bei Beginn des Nutzpflanzenwachstums keimen die
Strigasamen, infizieren die angebauten Pflanzen,blühen und bilden erneut Samen
Parasitäre Pflanzen in der Landwirtschaft
Beispiel 1: Striga
African Agricultural Technology Foundation
http://www.aatf africa.org/aatf_projects.php?subcat=5&sublev=9
Parasitäre Pflanzen in der Landwirtschaft
Beispiel 2: Orobanche
• Die etwa 200 Arten der Gattung Sommerwurze(Orobanche) sind krautige, ein oder mehrjährigeparasitische Blütenpflanzen.
• Ihr Verbreitungsschwerpunkt liegt in den warmenund gemäßigten Zonen der nördlichenErdhalbkugel.
• Die Samen (0,3 mm) können mehrere Jahre imBoden ausdauern ohne ihre Keimfähigkeit zuverlieren.
• Keimung wird von Substanzen ausgelöst, die vonden Wurzeln der Wirtspflanzen ausgeschiedenwerden.
• Erreicht die Keimwurzel eine geeigneteWirtswurzel, dringt sie in diese ein und bildet einHaustorium
Parasitäre Pflanzen in der Landwirtschaft
Beispiel 2: Orobanche
Parasitäre Pflanzen in der Landwirtschaft
http://www aes.tamu.edu/mary/brmrape/brmrape.htm
Neophyten
Parasitäre Pflanzen in der Landwirtschaft
Beispiel 3: Cuscuta
Seide oder auch Teufelszwirn (Cuscuta) ist eine über200 Arten umfassende Pflanzengattung aus derFamilie der Windengewächse (Convolvulaceae).Weitere deutsche Namen sind Jungfernhaar,Kletterhur und Hexenseide
Parasitäre Pflanzen Cuscuta
Parasitäre Pflanzen Cuscuta
http://www.farmerfred.com/dodder.htm
Parasitäre Pflanzen Cuscuta
Verbreitung von Orobanchaceae und Convolvulaceae (Cuscuta)
Kontrollmethodenhttps://www.uni hohenheim.de/www380/380b/science/supraregional/control.htm
Cuscuta an Coleus
Biochemische Charakterisierung von Cuscuin
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
15 20 25 30 35 40
slop
e
temp [°C]
0
0,05
0,1
0,15
0,2
5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5
slop
e
pH
y = 2,044x + 1,115R² = 0,952
0
2
4
6
8
10
12
2 1 0 1 2 3 4 5 6
1/v
1/s
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
150 100 50 0 50 100 150
1/v
pro peptide [fmol]
0,2 nmol FTC Casein
0,4 nmol FTC Casein
0,6 nmol FTC Casein
Temperature optimum at 30°C
pH optimum at 7.5
Km = 1.0906 μM
Ki = 0.12 nM
Cuscuin
ZellstreckungPflanzenhormone
Zellsteckung
Normale Pflanze Pflanze ohne Phytohormon
ZellstreckungPflanzenhormone
ZellstreckungPflanzenhormone
Ausschüttenvon Ca2+
Aequorea victoria
Mithöfer et al
Ca2+ Signale
Ca2+ Signale
Tomate mit Aequorin
Cuscuta reflexa Haustorium Zeitraffer (24h)
Ca2+ Signale
24hnach Anheftung
36hnach Anheftung
ZellstreckungPflanzenhormone
Ausschüttenvon Ca2+
Herstellenvon KlebeproteinWundreaktionen
attAGP
0 1d 3d 6d
attAGP mRNA
attAGP GFP Fusion
attAGP promotor GUS
attAGP
attAGP promotor GUS attAGP promotor GUS
Cuscuta Orobanche
Zellstreckung Pflanzenhormone
Ausschütten von Ca2+
Herstellen von KlebeproteinWundreaktionen
Messen der Anheftungskraft von Cuscutanach Ausschalten des Klebeproteins
Variable Höhe
Federwaage
Federwaage+
Tomate +Cuscuta
Linie=gemessene Kraft
Federwaage
+ Schreiber
Cuscuta
Linie=gemessene Kraft
Messen der Anheftungskraft von Cuscutanach Ausschalten des Klebeproteins
Zellstreckung Pflanzenhormone
Ausschütten von Ca2+
Herstellen von KlebeproteinWundreaktionen
Cuscuin Inhibitor
vor der Behandlung
1 Woche behandelt
Cuscuin Inhibitor
http://www.organische chemie.ch/chemie/2006dez/gruenerteufel.shtm