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Pflanzen als Pflanzenparasiten
Ralf Kaldenhoff
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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
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Pflanzenparasiten
Mistel (Viscum album)
Photograph © Andrew Dunn
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Pflanzenparasiten
RafflesiaVerbreitungsgebiet:Indonesien und Malaysia
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Pflanzenparasiten
Film von David Attenborough
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Parasitic Plant Connection
http://www.parasiticplants.siu.edu/
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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.
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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
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Parasitäre Pflanzen in der Landwirtschaft
Beispiel 1: Striga
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African Agricultural Technology Foundation
http://www.aatf africa.org/aatf_projects.php?subcat=5&sublev=9
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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
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Parasitäre Pflanzen in der Landwirtschaft
Beispiel 2: Orobanche
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Parasitäre Pflanzen in der Landwirtschaft
http://www aes.tamu.edu/mary/brmrape/brmrape.htm
Neophyten
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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
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Parasitäre Pflanzen Cuscuta
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Parasitäre Pflanzen Cuscuta
http://www.farmerfred.com/dodder.htm
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Parasitäre Pflanzen Cuscuta
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Verbreitung von Orobanchaceae und Convolvulaceae (Cuscuta)
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Kontrollmethodenhttps://www.uni hohenheim.de/www380/380b/science/supraregional/control.htm
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Cuscuta an Coleus
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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
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Cuscuin
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ZellstreckungPflanzenhormone
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Zellsteckung
Normale Pflanze Pflanze ohne Phytohormon
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ZellstreckungPflanzenhormone
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ZellstreckungPflanzenhormone
Ausschüttenvon Ca2+
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Aequorea victoria
Mithöfer et al
Ca2+ Signale
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Ca2+ Signale
Tomate mit Aequorin
Cuscuta reflexa Haustorium Zeitraffer (24h)
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Ca2+ Signale
24hnach Anheftung
36hnach Anheftung
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ZellstreckungPflanzenhormone
Ausschüttenvon Ca2+
Herstellenvon KlebeproteinWundreaktionen
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attAGP
0 1d 3d 6d
attAGP mRNA
attAGP GFP Fusion
attAGP promotor GUS
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attAGP
attAGP promotor GUS attAGP promotor GUS
Cuscuta Orobanche
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Zellstreckung Pflanzenhormone
Ausschütten von Ca2+
Herstellen von KlebeproteinWundreaktionen
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Messen der Anheftungskraft von Cuscutanach Ausschalten des Klebeproteins
Variable Höhe
Federwaage
Federwaage+
Tomate +Cuscuta
Linie=gemessene Kraft
Federwaage
+ Schreiber
Cuscuta
Linie=gemessene Kraft
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Messen der Anheftungskraft von Cuscutanach Ausschalten des Klebeproteins
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Zellstreckung Pflanzenhormone
Ausschütten von Ca2+
Herstellen von KlebeproteinWundreaktionen
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Cuscuin Inhibitor
vor der Behandlung
1 Woche behandelt
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Cuscuin Inhibitor
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http://www.organische chemie.ch/chemie/2006dez/gruenerteufel.shtm