Im Rahmen der vorliegenden Arbeit sollten anhand eines zweifaktoriellen Feldversuchs bestehend aus den Faktoren Fruchtfolge und Pflanzenschutz die Potenziale zur Reduktion von fruchtfolgebedingten Halmbasis- und Wurzelkrankheitserregern an Weizen (Triticum aestivum L.) durch eine geschickte Kombination von Energiefrüchten aufgezeigt werden. Ein Schwerpunkt lag hierbei auf Halmbasisfusarium und die Ausbreitung des Mykotoxins Deoxynivalenols (DON) von der Halmbasis bis in die Ähre. Hierzu wurden vier Fruchtfolgen mit einer unterschiedlichen Dichte an Ackerkulturen etabliert: (1) Maisdaueranbau, (2) Raps – Winterweizen, (3) Raps – Grünroggen/Mais – Winterweizen und (4) Raps – Winterweizen – Grünroggen/Mais – Winterweizen. Der Versuch wurde auf Versuchsflächen der Universitäten Göttingen und Rostock äquivalent angelegt. Die Erhebungen erfolgten in den Jahren 2010 und 2011. Die Bedeutung der halmbürtigen Mykotoxine für die Belastung des Korns wurde in ergänzenden Untersuchungen unter kontrollierten Bedingungen untersucht. Durch eine visuelle Befallsbonitur im Entwicklungsstadium (ES) der späten Milchreife (ES 77) erfolgte die Ermittlung der Befallshäufigkeit von Rhizoctonia cerealis, Oculimacula yallundae/acuformis, Fusarium spp. und Gaeumannomyces graminis var. tritici an der Halmbasis bzw. Wurzel von Weizen. Mykotoxinnachweise (ELISA-Test) des Leittoxins Deoxynivalenol (DON) und DNA-Quantifizierungen (qPCR) von toxinproduzierenden Fusariumarten in Pflanzen aus Feld-, Gewächshaus- und Klimakammerversuchen gaben weiterhin Aufschluss über die Mykotoxinbelastung der Pflanze und systemische Verlagerung von DON nach einem Befall der Halmbasis von Winterweizen mit Fusarium culmorum und F. graminearum. R. cerealis hatte mit einer Befallshäufigkeit von unter 0,5% in beiden Untersuchungsjahren 2010 und 2011 kaum eine Bedeutung. Erhöhte Befallshäufigkeiten konnten für G. graminis var. tritici mit ca. 20% im Jahr 2010 am Standort in Göttingen und 2011 am Standort in Rostock festgestellt werden. Die Befallswerte waren mit <5 sehr niedrig. Für O. yallundae/acuformis konnten leicht erhöhte Befallshäufigkeiten von maximal 25% bzw. 37% an den Standorten in Rostock und Göttingen im Jahr 2010 festgestellt werden. Im letzten Untersuchungsjahr waren die Befallshäufigkeiten mit 7% bzw. 15% an den Standorten Göttingen und Rostock auf einem niedrigen Niveau. Die zweijährigen Erhebungen in den Jahren 2010 und 2011 machten deutlich, dass Fusarium spp. der dominierende Erreger mit 28% am Standort in Göttingen und 63% am Standort in Rostock an der Halmbasis im Mittel der Jahre war. Es zeigte sich für das Abschlussjahr 2011, dass nach dem Jahreseffekt die Fruchtfolge (18% am Standort in Göttingen) bzw. die Interaktion aus Fruchtfolge und Jahreseffekt (19% am Standort in Rostock) den größten Einfluss auf die Befallshäufigkeit von Fusarium spp. hatte. Die Bewertung der Fruchtfolgen erfolgte anhand der Befallshäufigkeiten von O. yallundae/acuformis und Fusarium spp., die am häufigsten in dieser Untersuchung auftraten. Der Vergleich fand auf Grundlage der Befallshäufigkeiten in der Variante ohne Fungizidapplikation statt und wurde mit denen der Variante mit dem situationsbezogenen Pflanzenschutz verglichen. Es konnte festgestellt werden, dass bei beiden Krankheiten die kurze Fruchtfolge 2 (Raps-Weizen) die höchsten Befallshäufigkeiten aufwies. Eine Fungizidapplikation führte häufig zu einer Reduktion des Befalls in den einzelnen Fruchtfolgen, was aber nicht immer statistisch absicherbar war. Am stärksten reduzierten sich die Befallshäufigkeiten, wenn die Fruchtfolgen aufgelockert wurden. Durch die Eingliederung einer Maiskultur in Kombination mit einer Zwischenfrucht wurde die enge Raps-Weizen Folge unterbrochen, wie es in Fruchtfolge 3 (Raps-Zwischenfrucht/Mais-Weizen) zu erkennen war. Zusätzlich zeigte der unterschiedliche Aussaattermin (früh/spät) in den Anbausystemen einen hochsignifikanten Einfluss (p = 0,000) auf die Befallshäufigkeiten, insbesondere Frühsaaten förderten den Befall. Im Fall von Fusarium spp. zeigte der Vergleich der Fruchtfolgen 2 und 3 eine Reduktion der Befallshäufigkeit um ca. 70% an den Standorten in Göttingen und Rostock. Durch die Fungizidmaßnahme in Fruchtfolge 2 und 3 reduzierte sich der Befall am Standort in Göttingen um weitere 40-50%. Für O. yallundae/acuformis wurde der Unterschied der Fruchtfolgen 2 und 3 noch deutlicher. Die Befallshäufigkeiten reduzierten sich um nahezu 100% an den Standorten in Göttingen und Rostock. Der Vergleich zur Variante mit situationsbezogenem Pflanzenschutz in der Fruchtfolge 2 machte deutlich, dass die Pflanzenschutzmaßnahme den Befall signifikant um 50% reduzierte. Die Belastungen der Kornproben mit dem Mykotoxin DON waren sehr gering, wohingegen die Weizenstoppel der Fruchtfolge 4 in der Variante PS-F0 mit bis zu 6000 µg DON/kg TM kontaminiert war. Proben der Fruchtfolge 3 mit 33% Weizenanteil wiesen mit 2500 µg/kg TM die niedrigsten Gehalte an DON auf. In den Fruchtfolgen 2 und 4 mit 50% Weizenanteil wurden nahezu doppelt so hohe Mengen an DON festgestellt. Im Mittel reduzierte die Fungizidmaßnahme zu ES 31 und 51/55 den DON-Gehalt in der Stoppel signifikant um 50%. Der DON-Nachweis im Substrat der Ganzpflanze von Mais zeigte für den Maisdaueranbau leicht erhöhte Werte von 1800 µg DON/kg TM. Mit abnehmendem Maisanteil in der Fruchtfolge reduzierten sich die DON-Gehalte im Maissubstrat. In Proben der Fruchtfolge 4 mit 25% Maisanteil wurde ein um 80% geringerer DON-Gehalt ermittelt. Die ausgewiesene Grünroggensorte Borfuro wies nach künstlicher Infektion an der Halmbasis mit F. graminearum in Gewächshausversuchen über 4500 µg DON/kg TM in der Ganzpflanze zu ES 73 auf und war damit doppelt hoch mit DON kontaminiert wie eine konventionelle Roggensorte. Dieser signifikante Sortenunterschied wurde durch die Bestimmung pilzlicher DNA in der Halmbasis bestätigt. Durch den Rostocker Aktivitätstest mit hoch DON-belastetem Grünroggen im Mini-Batch Verfahren konnte gezeigt werden, dass DON keine inhibitorische Wirkung auf den Fermentationsprozess hat. Es wurde aber eine 10% geringere Gasausbeute in den Varianten mit kontaminiertem Material festgestellt. Kurze Fruchtfolgen mit Energiepflanzen (Raps–Weizen) führen zu nicht unerheblichen Befallshäufigkeiten von O. yallundae/acuformis und Fusarium spp. an der Halmbasis von Weizen. Eine Kombination der Energiefrüchte Raps, Mais und Weizen in Verbindung mit einem späten Saattermin und wendender Bodenbearbeitung verhindert fast vollständig das Auftreten von O. yallundae/acuformis und reduziert signifikant den Befall mit Fusarium spp. an Weizen. Fruchtfolgen mit einem hohen Anteil von Mais bzw. führen auch zu hohen Gehalten an DON im Ganzpflanzensubtstrat von Mais bzw. in der Halmbasis von Weizen. Zwar hat die Toxinbelastung des Ganzpflanzensubstrats von Mais keine negativen Auswirkungen auf den Gärprozess, aber ist die Gasausbeute reduziert. Es Auswirkungen von Fusariuminfektionen auf die Gärqualität von Mais sollten daher in weiteren Untersuchen näher betrachtet werden.

The biological control of plant pests with beneficial microbes has become increasingly important over the last decades. Soil microbes such as fungi and bacteria colonise the roots of plants and promote their growth. Some beneficial microbes can trigger a weak plant defence response that enhances the immune response of the plant at subsequent pathogen attacks and therefore increase the resistance of the plant to other invaders. This mechanism is called “priming”. While biocontrol agents are applied against a variety of plant pests fundamental knowledge of the molecular mechanisms of plant-microbe interactions is still lacking. Especially molecular studies on the role of resistance genes in the interaction of plants with beneficial endophytic fungi are rare. In this study it was investigated how the fungal biocontrol agent Acremonium alternatum affects the development of the clubroot pathogen Plasmodiophora brassicae within the plant host Arabidopsis thaliana. Clubroot is a devastating disease in crop plants such as cabbage and rapeseed and causes abnormal root growth that leads to so called “club roots”. P. brassicae develops within the plant roots and forms resting spores that are very durable and stay infective in soils for up to 2 decades. The control of clubroot by chemical means is difficult and the disease continues to spread on all continents and was also found in Saxony, Germany in recent years. In 2 preliminary studies the co-inoculation of clubroot plants with the fungus A. alternatum resulted in reduced clubroot symptoms in Chinese cabbage and Arabidopsis. It was therefore hypothesised that A. alternatum induces resistance mechanisms in the plant and thus enhances immunity. The focus of this study was to test this hypothesis by carrying out expression analyses on root tissue of infected Arabidopsis plants. For this the plants were inoculated with spores of P. brassicae and A. alternatum before RNA was extracted from the roots, followed by cDNA synthesis and quantitative Reverse Transcriptase Polymerase Chain Reaction (RT-qPCR). A microarray of root tissue of infected Arabidopsis plants was carried out to depict the events at the stage of initial root hair infection with the clubroot pathogen. The findings from the gene expression analyses were verified for 2 genes with Arabidopsis mutants that are defective in the respective gene and with 2 overexpressor lines. Clubroot symptoms were assessed by rating the root galls according to their stage of development. The overall plant health was further evaluated by recording the developmental stage of the plants (generative vs. vegetative), stem lengths and plant biomass. In addition, 2 local varieties of the economically important crop plant rapeseed (Brassica napus var. Ability and var. Visby) were investigated with qRT-PCR and by recording the disease parameters just described. A second goal of this study was to assess the general biocontrol potential of the yet relatively unknown endophyte A. alternatum in terms of enzymatic activity and competitive behaviour against other phytopathogenic fungi. The potential of this fungus for the use in integrative pest management was investigated. The results presented here are novel findings for this fungus and have not been studied before. The microarray from Arabidopsis roots revealed that the clubroot pathogen P. brassicae suppresses its recognition by pathogen receptors of the plant and thus prevents the host to induce resistance mechanisms. The fungus A. alternatum boosted the level of the pathogen recognition-related genes BAK1 and FLS2 and thus helped to establish early plant defence responses. PCR analyses confirmed that these early responses led to salicylic acid-dependent resistance in the plants which was maintained for several days as shown by elevated levels of the PATHOGENESIS-RELATED gene PR1. Marker genes for an alternative resistance pathway that is mediated over the plant signals jasmonate and ethylene were not activated in Arabidopsis. The co-inoculation of Arabidopsis plants with the endophyte A. alternatum resulted in a significant reduction of clubroot symptoms by up to 24%. In rapeseed the reduction of disease symptoms was 19% and 28% when the plants were treated with a crude cell wall extract of A. alternatum before inoculation with the clubroot pathogen. PCR analyses from Arabidopsis showed a strong response of pathogen recognition genes to the cell wall extract and spores of the endophytic fungus. In rapeseed all of the investigated pathogen recognition genes were upregulated after the endophyte treatment but not with the clubroot pathogen. Together with the PCR results from the microarray these findings suggest that A. alternatum primes its host plant and enhances the resistance of the plant towards P. brassicae. In addition, the fungus increased biomass, stem lengths and survival rates of clubroot-infected plants. In vitro tests revealed that the endophyte can solubilise phosphate and is not very competitive against other phytopathogenic fungi such as Aspergillus or Fusarium which is likely an effect of the relatively slow growth of the endophyte on agar plates. From this study it can be concluded that i) the fungus Acremonium alternatum induces resistance mechanisms in Arabidopsis and 2 Brassica napus cultivars and facilitates the recognition of the clubroot pathogen Plasmodiophora brassicae; ii) that Arabidopsis and Brassica react differently to this beneficial microbe, a fact that has been observed for Plasmodiophora and other microorganisms as well; iii) living spores are not necessary for clubroot biocontrol in rapeseed as a crude cell wall extract reduces symptoms more efficiently. Overall the endophyte A. alternatum is a very promising candidate for the use in integrative pest management in plant strengtheners or as biocontrol agent. / Die biologische Kontrolle von Pflanzenkrankheiten gewinnt zunehmend an Bedeutung. Bodenbewohnende Mikroben wie Pilze oder Bakterien kolonisieren die Wurzeln von Pflanzen und fördern deren Wachstum. Einige dieser förderlichen Mikroben aktivieren eine schwache Abwehrreaktion in der Pflanze die sich verstärkt bei einer weiteren Infektion mit einem Krankheitserreger. Dieser Mechanismus, den man “Priming” nennt, führt zu einer verbesserten Resistenz der Pflanze gegenüber Pflanzenpathogenen. Obwohl natürliche Schädlingsbekämpfer bereits gegen eine Vielzahl an Krankheiten eingesetzt werden, weiss man über grundsätzliche molekulare Mechanismen dieser Pflanzen-Mikroben-Interaktionen nur wenig. Besonders die Rolle von Resistenzgenen ist bisher wenig erforscht, welche bei der Beziehung zwischen Pilzen und Pflanzen eine Rolle spielen. In der hier vorliegenden Arbeit wurde untersucht, wie der endophytische Pilz Acremonium alternatum die Entwicklung des Krankheitserregers Plasmodiophora brassicae in der Pflanze Arabidopsis thaliana beeinflusst. Die Kohlhernie, ausgelöst von P. brassicae, ist eine verheerende Krankheit die u. a. bei Kohl und Raps auftritt und Wurzelgallen, so genannte “Hernien”, hervorruft. Der Krankheitserreger entwickelt sich im Wurzelsystem der Pflanze und bildet Dauersporen, die bis zu 20 Jahre lang im Boden infektiös überdauern können. Ein Eindämmen der Krankheit mit Pflanzenschutzmitteln ist durch den komplexen Lebenslauf des Erregers sehr schwierig, das führte zu einer weltweiten Verbreitung der Kohlhernie. Auch in Sachsen wurden in den letzten Jahren Fälle von Kohlhernie gemeldet. Wie 2 Studien zeigen, führt die Ko-Inokulation von Kohlhernie-erkrankten Pflanzen mit A. alternatum zu einer Verringerung der Symptome in Chinakohl und Arabidopsis. Es wurde daher die Hypothese aufgestellt, dass der Pilz Resistenzmechanismen in der Pflanze anschaltet und damit ihre Immunität erhöht. Um diese Hypothese zu testen, wurden in der hier vorliegenden Studie Genexpressionsanalysen an infizierten Arabidopsiswurzeln durchgeführt. Dafür wurden die Pflanzen zunächst mit Sporen des Kohlhernieerregers und des Pilzes inokuliert, es wurde RNA aus den Wurzeln extrahiert, in cDNA umgeschrieben und diese mittels quantitativer Reverse-Transkriptase-Polymerasenkettenreaktion (RT-qPCR) untersucht. Ein Microarray von Wurzeln infizierter Pflanzen wurde durchgeführt um die Ereignisse abzubilden, die sich zeitnah nach der Infektion in den Wurzeln abspielen. Die Ergebnisse der Genexpressionsanalysen wurden dann an Arabidopsismutanten, die einen Gendefekt im jeweiligen Gen haben, und an Überexprimierer-Pflanzen verifiziert. Kohlherniesymptome an Pflanzen wurden durch eine Kategorisierung der Schadsymptome erfasst. Die allgemeine Pflanzengesundheit sowie der Entwicklungsstand der Pflanze, Stengellängen und das Frischgewicht wurden bestimmt. Zusätzlich wurden 2 Rapssorten, die in Sachsen angebaut werden, untersucht im Hinblick auf die Krankheitsenwicklung und die Reguation von Abwehrgenen. Ein weiteres Ziel dieser Arbeit war es das Biokontrollpotential des bisher schlecht untersuchten Pilzes A. alternatum zu bestimmen. Dazu wurde in vitro die Enzymaktivität des Pilzes getestet sowie seine Konkurrenzfähigkeit gegenüber anderen pflanzenpathogenen Pilzen. Das Potential des Pilzes für die Anwendung im integrierten Pflanzenschutz wurde getestet. Die hier präsentieren Ergebnisse stellen neue Erkenntnisse dar, die für diesen Pilz noch nie untersucht wurden. Der Microarray von Arabidopsiswurzeln zeigte, dass der Kohlhernieerregers die Erkennung durch die Pflanze verhindert und damit Abwehrmechanismen verhindert. Der Pilz A. alternatum förderte die Aktivität der pflanzlichen Erkennungsrezeptoren FLS2 und BAK1 und setzte damit die Erkennung von P. brassicae in Gang. PCR-Analysen ergaben, dass diese früh induzierten Abwehrmechanismen zu einer systemischen Resistenz in der Pflanze führte durch die Aktivierung des Pathogenese-relevanten Gens PR1. Genmarker, die die Aktivität eines alternativen, von Jasmonat und Ethylen vermittelten Abwehrweges anzeigen, waren nicht ativiert. Die Ko-Inokulation von Arabidopsis mit dem Endophyten führte zu einer signifikanten Reduktion der Krankheitssymptome um 24%. In Raps betrug die Reduktion 19% und 24% wenn die Pflanzen vor der Kohlhernie-Infektion mit einem Zellwandextrakt des Pilzes behandelt wurden. Mittels PCR konnte gezeigt werden, dass Gene für das Erkennen von Pathogenen in der Wurzel von Arabidopsis auf den Zellwandextrakt und Sporen des Pilzes reagieren. In Raps wurden alle der untersuchten Erkennungsgene aufreguliert nach der Infektion mit A. alternatum, nicht jedoch bei der Infektion mit P. brassicae. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der endophytische Pilz A. alternatum die Wirtspflanze auf eine folgende Infektion vorbereitet (Priming) und systemische Abwehr-mechanismen in der Pflanze induziert, wenn diese mit Kohlhernie infiziert ist. Außerdem treibt der Pilz das Sprosswachstum voran, erhöht die Biomasse und fördert das Überleben von Kohlhernie-infizierten Pflanzen. In vitro-Tests ergaben, dass der Endophyt Kalziumphosphat löslich machen kann und wenig kompetitiv gegenüber Pflanzenpathogenen wie Aspergillus oder Fusarium ist. Dies ist vermutlich mit dem langsameren Wachstum des Endophyten im Gegensatz zu den anderen Pilzen zu erklären. Aus den Ergebnissen dieser Arbeit lassen sich folgende Schlüsse ziehen: i) der endophytische Pilz Acremonium alternatum induziert Resistenzmechanismen in Arabidopsis und Raps und und fördert die Erkennung des Kohlhernieerregers Plasmodiophora brassicae; ii) Arabidopsis und Raps reagieren unterschiedlich auf diesen förderlichen Pilz, ein solcher Unterschied wurde bereits für Plasmodiophora und andere Mikroben beschrieben; iii) lebende Sporen des Pilzes sind nicht notwendig um Krankheitssymptome der Kohlhernie in Raps zu verringern, ein Zellwandextrakt von A. alternatum ist dafür besser geeignet. Ganz allgemein lässt sich sagen, dass der endophytische Pilz Acremonium alternatum ein sehr vielversprechender Kandidat ist für den Einsatz im integrierten Pflanzenschutz in Pflanzenstärkungsmitteln oder als Biokontrollorganismus.

Überstände von Cyanobakterien sind ein vielversprechendes Produkt zur Förderung des Pflanzenwachstums, da sie alle Vorteile der freigesetzten bioaktiven Verbindungen, wie z. B. Phytohormone, enthalten, ohne die Zwänge der mikrobiellen Inokulationen. Es ist jedoch nur wenig darüber bekannt, wie Cyanobakterien die Reaktion der Pflanzen auf molekularer Ebene modulieren könnten. In dieser Studie wurde das in Chile heimische Gras Polypogon australis als Modell verwendet, um die Wirkung von Überständen aus Kulturen von sieben autochthonen Bodencyanobakterien zu untersuchen. Von diesen zeigten die Überstände der Kulturen von Trichormus sp. die beste wachstumsfördernde Wirkung auf P. australis. Die ICP-MS-Analyse ergab, dass die Überstände von Trichormus sp. eine ähnliche Nährstoffzusammensetzung aufwiesen wie das für das Wachstum der Cyanobakterien verwendete Medium BG-11, mit Ausnahme der Elemente P und Mn, die in der späten exponentiellen Phase der Kulturen verarmt waren. Dann wurden Überstände von Trichormus sp.-Kulturen, die in der späten exponentiellen Phase gesammelt wurden und die eine Menge von 32,7 pmol trans-Zeatin pro mg Chl-a enthielten, zur Bewertung der Reaktion von P. australis auf transkriptioneller Ebene verwendet. Ein BG-11-Medium, das frei von P und Mn war, wurde als Kontrolle verwendet. Ganzes Pflanzengewebe wurde 3 Stunden nach der Behandlung entnommen und für eine RNA-seq-Analyse verwendet. Die Ergebnisse zeigten, dass die Überstände von Trichormus sp. die Pflanzenreaktion hauptsächlich über die N- und Phytohormonwege modulierten, die in engem Zusammenhang mit dem C- und Lipidstoffwechsel stehen. Die behandelten Pflanzen wiesen 4 und 8 Tage nach der Anwendung größere Triebe auf als die Kontrollpflanzen, aber es wurden keine Unterschiede bei der Wurzellänge festgestellt. Dieser Phänotyp lässt sich durch die Induktion von Genen für die Gibberellin-Biosynthese in P. australis erklären, die durch andere Hormone wie Auxine, Brassinosteroide und Ethylen unterstützt wird. Andererseits wurde in mit P. australis behandelten Pflanzen eine induzierte systemische Resistenzreaktion beobachtet, die hauptsächlich durch einen Ethylen-Jasmonat-Crosstalk vermittelt wurde. Diese Arbeit unterstützt die Verwendung von Überständen als eine gute Option zur Förderung des Pflanzenwachstums.:Table of content Preliminary Page Resumen i Abstract ii Übersetzung iii DECLARATION ix 1. Introduction 1 1.1. Plant-growth promoting microorganisms 1 1.2. Soil cyanobacteria 2 1.3. Physiology of soil cyanobacteria 2 1.4. Cyanobacterial plant growth-promoting molecules 4 1.5. Plant response to bioactive compounds 6 1.6. Cyanobacterial supernatants 9 1.7. Polypogon australis as a plant study model 11 2. Methodology 13 2.1. Obtention of the cyanobacterial cultures 13 2.2. Supernatant collection from the cyanobacterial cultures 14 2.3. Cyanobacterial biomass quantification 15 2.3.1. Chlorophyll-a content 15 2.3.2. Biomass dry weight 15 2.3.3. Determination of the growth phases 15 2.4. Chemical characterization of the supernatants 16 2.4.1. Nitrate content 16 2.4.2. Total element content 16 2.4.3. Zeatin content 16 2.5. Preparation of the modified BG-11 medium (BG-11M medium) 17 2.6. Bioassays with cyanobacterial supernatants 18 2.6.1. Effect of supernatants of the 25 mL cultures on P. australis germination 18 2.6.2. Effect of supernatants of the 25 mL cultures on P. australis plants 18 2.6.3. Effect of supernatants of the 2,400 mL cultures on P. australis plants 19 2.7. Statistical analysis 19 2.8. Determination of transcriptional changes in P. australis. 20 2.8.1. Plant treatments and tissue collection 20 2.8.2. Total RNA extraction from plant tissue 20 2.8.3. DNA removal 20 2.8.4. mRNA sequencing, de novo assembly, and differential expression analysis 21 2.8.5. Contig annotation and functional classification 22 3. Results 24 3.1. Trichormus sp. cultures produce the highest biomass content 24 3.2. Trichormus sp. cultures have a low P content 25 3.3. Trichormus sp. supernatants have the best growth-promoting effect on the growth of P. australis 25 3.4. Supernatant nutrient content of Trichormus sp. cultures change through the growth phases 27 3.5. Supernatants used in the transcriptomic assay and BG-11M medium have a lower nutrient content than BG-11 medium 30 3.6. Trichormus sp. supernatants promote the growth of P. australis to a greater extent than the BG-11M medium 32 3.7. Trichormus sp. supernatants contain zeatin 33 3.8. Trichormus sp. supernatants modulated more P. australis genes than the BG-11M medium 34 3.9. Trichormus sp. supernatants regulate the gene expression of growth and defense responses in P. australis 37 4. Discussion 57 4.1. The plant-growth promoting effect of Thrichormus sp. supernatants 57 4.2. The role of P and Mn in the growth-promoting effect of Trichormus sp. supernatants 58 4.3. Modulation of P. australis N-metabolism by Trichormus sp. supernatants 59 4.4. P. australis nitrogen and carbon metabolism in response to Trichormus supernatants 63 4.5. P. australis phytohormone-metabolism modulated by Trichormus supernatants 64 4.6. The role of lipid metabolism in the response to Trichormus supernatants 67 4.7. P. australis defense response triggered by Trichormus supernatants 68 4.8. Phytohormone crosstalk and defense response in P. australis treated with Trichormus sp. supernatants 71 4.9. Perspectives and challenges for the biotechnological use of Trichormus sp. supernatants 73 5. Conclusion 76 Bibliographic references 77 Annexes 116 / Cyanobacterial supernatants are a promising plant growth-promoting product since they contain all the advantages of the released bioactive compounds, such as phytohormones, without the constraints of microbial inoculations. However, little is known about how cyanobacteria could modulate the plant response at a molecular level. In this research, the Chilean native grass, Polypogon australis, was used as a model for assaying the effect of supernatants obtained from cultures of seven autochthonous soil cyanobacteria. Of them, supernatants of Trichormus sp. cultures showed the best growth-promoting effects on P. australis. Analysis by ICP-MS showed that Trichormus sp. supernatants had a similar nutrient composition to the medium used for the cyanobacteria growth, BG-11, except for the elements P and Mn, which were depleted when the late exponential phase of the cultures was reached. Then, supernatants of Trichormus sp. cultures collected in the late exponential phase, which contained an amount of 32.7 pmol of trans-zeatin per mg of Chl-a, were employed for evaluating the P. australis response at a transcriptional level. A BG-11 medium free of P and Mn was utilized as a control. Whole plant tissue was collected 3 h-post treatment and used for an RNA-seq analysis. Results showed that Trichormus sp. supernatants modulated the plant response mainly by the N and phytohormones pathways, in close relation with C and lipid metabolism. Treated plants showed larger shoots than control plants 4 and 8 days after application, but no differences were observed in root length. This phenotype can be explained by the induction in P. australis of gibberellin biosynthesis genes, supported by other hormones such as auxins, brassinosteroids, and ethylene. On the other hand, an induced systemic resistance response was observed in P. australis-treated plants, mostly mediated by an ethylene-jasmonate crosstalk. This work supports the use of supernatants as a good plant growth-promoting option.:Table of content Preliminary Page Resumen i Abstract ii Übersetzung iii DECLARATION ix 1. Introduction 1 1.1. Plant-growth promoting microorganisms 1 1.2. Soil cyanobacteria 2 1.3. Physiology of soil cyanobacteria 2 1.4. Cyanobacterial plant growth-promoting molecules 4 1.5. Plant response to bioactive compounds 6 1.6. Cyanobacterial supernatants 9 1.7. Polypogon australis as a plant study model 11 2. Methodology 13 2.1. Obtention of the cyanobacterial cultures 13 2.2. Supernatant collection from the cyanobacterial cultures 14 2.3. Cyanobacterial biomass quantification 15 2.3.1. Chlorophyll-a content 15 2.3.2. Biomass dry weight 15 2.3.3. Determination of the growth phases 15 2.4. Chemical characterization of the supernatants 16 2.4.1. Nitrate content 16 2.4.2. Total element content 16 2.4.3. Zeatin content 16 2.5. Preparation of the modified BG-11 medium (BG-11M medium) 17 2.6. Bioassays with cyanobacterial supernatants 18 2.6.1. Effect of supernatants of the 25 mL cultures on P. australis germination 18 2.6.2. Effect of supernatants of the 25 mL cultures on P. australis plants 18 2.6.3. Effect of supernatants of the 2,400 mL cultures on P. australis plants 19 2.7. Statistical analysis 19 2.8. Determination of transcriptional changes in P. australis. 20 2.8.1. Plant treatments and tissue collection 20 2.8.2. Total RNA extraction from plant tissue 20 2.8.3. DNA removal 20 2.8.4. mRNA sequencing, de novo assembly, and differential expression analysis 21 2.8.5. Contig annotation and functional classification 22 3. Results 24 3.1. Trichormus sp. cultures produce the highest biomass content 24 3.2. Trichormus sp. cultures have a low P content 25 3.3. Trichormus sp. supernatants have the best growth-promoting effect on the growth of P. australis 25 3.4. Supernatant nutrient content of Trichormus sp. cultures change through the growth phases 27 3.5. Supernatants used in the transcriptomic assay and BG-11M medium have a lower nutrient content than BG-11 medium 30 3.6. Trichormus sp. supernatants promote the growth of P. australis to a greater extent than the BG-11M medium 32 3.7. Trichormus sp. supernatants contain zeatin 33 3.8. Trichormus sp. supernatants modulated more P. australis genes than the BG-11M medium 34 3.9. Trichormus sp. supernatants regulate the gene expression of growth and defense responses in P. australis 37 4. Discussion 57 4.1. The plant-growth promoting effect of Thrichormus sp. supernatants 57 4.2. The role of P and Mn in the growth-promoting effect of Trichormus sp. supernatants 58 4.3. Modulation of P. australis N-metabolism by Trichormus sp. supernatants 59 4.4. P. australis nitrogen and carbon metabolism in response to Trichormus supernatants 63 4.5. P. australis phytohormone-metabolism modulated by Trichormus supernatants 64 4.6. The role of lipid metabolism in the response to Trichormus supernatants 67 4.7. P. australis defense response triggered by Trichormus supernatants 68 4.8. Phytohormone crosstalk and defense response in P. australis treated with Trichormus sp. supernatants 71 4.9. Perspectives and challenges for the biotechnological use of Trichormus sp. supernatants 73 5. Conclusion 76 Bibliographic references 77 Annexes 116 / Los sobrenadantes de cianobacterias son prometedores productos promotores del crecimiento vegetal, pues contienen todas las ventajas de los compuestos bioactivos liberados, como fitohormonas, sin las limitaciones de las inoculaciones microbianas. Lamentablemente, poco se sabe sobre cómo las cianobacterias modularían la respuesta de las plantas a nivel molecular. En esta investigación, se utilizó la gramínea nativa chilena Polypogon australis como modelo para evaluar el efecto de sobrenadantes de cultivos de siete cianobacterias autóctonas de suelo. Los sobrenadantes de Trichormus sp. mostraron mejores efectos promotores del crecimiento de P. australis. Análisis mediante ICP-MS evidenciaron que estos sobrenadantes tenían un contenido nutricional similar al medio de crecimiento de las cianobacterias, BG-11, excepto por los elementos P y Mn, que se agotaron al alcanzarse la fase exponencial tardía de los cultivos. Para evaluar la respuesta de P. australis a nivel transcripcional, se emplearon sobrenadantes colectados en fase exponencial tardía de cultivos de Trichormus sp., que contenían una cantidad de 32,7 pmol de trans-zeatina por mg de Chl-a. Un medio BG-11 libre de P y Mn se utilizó como control. Tres horas después del tratamiento se recogió tejido de plantas completas y se le hizo un análisis de RNA-seq. Como resultado, los sobrenadantes principalmente modularon las vías de N y fitohormonas de la planta, en estrecha relación con los metabolismos de C y lípidos. Las plantas tratadas mostraron brotes más grandes que las plantas control, 4 y 8 días después de la aplicación, pero no se observaron diferencias en la longitud radicular. Este fenotipo puede explicarse por la inducción de biosíntesis de giberelina, apoyada por otras hormonas como auxinas, brasinoesteroides y etileno. Además, se observó una inducción de resistencia sistémica en las plantas tratadas, mediada por una interacción etileno-jasmonatos. Este trabajo corrobora el uso de sobrenadantes como una buena opción para promover el crecimiento de las plantas.:Table of content Preliminary Page Resumen i Abstract ii Übersetzung iii DECLARATION ix 1. Introduction 1 1.1. Plant-growth promoting microorganisms 1 1.2. Soil cyanobacteria 2 1.3. Physiology of soil cyanobacteria 2 1.4. Cyanobacterial plant growth-promoting molecules 4 1.5. Plant response to bioactive compounds 6 1.6. Cyanobacterial supernatants 9 1.7. Polypogon australis as a plant study model 11 2. Methodology 13 2.1. Obtention of the cyanobacterial cultures 13 2.2. Supernatant collection from the cyanobacterial cultures 14 2.3. Cyanobacterial biomass quantification 15 2.3.1. Chlorophyll-a content 15 2.3.2. Biomass dry weight 15 2.3.3. Determination of the growth phases 15 2.4. Chemical characterization of the supernatants 16 2.4.1. Nitrate content 16 2.4.2. Total element content 16 2.4.3. Zeatin content 16 2.5. Preparation of the modified BG-11 medium (BG-11M medium) 17 2.6. Bioassays with cyanobacterial supernatants 18 2.6.1. Effect of supernatants of the 25 mL cultures on P. australis germination 18 2.6.2. Effect of supernatants of the 25 mL cultures on P. australis plants 18 2.6.3. Effect of supernatants of the 2,400 mL cultures on P. australis plants 19 2.7. Statistical analysis 19 2.8. Determination of transcriptional changes in P. australis. 20 2.8.1. Plant treatments and tissue collection 20 2.8.2. Total RNA extraction from plant tissue 20 2.8.3. DNA removal 20 2.8.4. mRNA sequencing, de novo assembly, and differential expression analysis 21 2.8.5. Contig annotation and functional classification 22 3. Results 24 3.1. Trichormus sp. cultures produce the highest biomass content 24 3.2. Trichormus sp. cultures have a low P content 25 3.3. Trichormus sp. supernatants have the best growth-promoting effect on the growth of P. australis 25 3.4. Supernatant nutrient content of Trichormus sp. cultures change through the growth phases 27 3.5. Supernatants used in the transcriptomic assay and BG-11M medium have a lower nutrient content than BG-11 medium 30 3.6. Trichormus sp. supernatants promote the growth of P. australis to a greater extent than the BG-11M medium 32 3.7. Trichormus sp. supernatants contain zeatin 33 3.8. Trichormus sp. supernatants modulated more P. australis genes than the BG-11M medium 34 3.9. Trichormus sp. supernatants regulate the gene expression of growth and defense responses in P. australis 37 4. Discussion 57 4.1. The plant-growth promoting effect of Thrichormus sp. supernatants 57 4.2. The role of P and Mn in the growth-promoting effect of Trichormus sp. supernatants 58 4.3. Modulation of P. australis N-metabolism by Trichormus sp. supernatants 59 4.4. P. australis nitrogen and carbon metabolism in response to Trichormus supernatants 63 4.5. P. australis phytohormone-metabolism modulated by Trichormus supernatants 64 4.6. The role of lipid metabolism in the response to Trichormus supernatants 67 4.7. P. australis defense response triggered by Trichormus supernatants 68 4.8. Phytohormone crosstalk and defense response in P. australis treated with Trichormus sp. supernatants 71 4.9. Perspectives and challenges for the biotechnological use of Trichormus sp. supernatants 73 5. Conclusion 76 Bibliographic references 77 Annexes 116

Die Besiedlung der Pflanzenwurzel und das Vorhandensein aktiver Zellen sind grundlegende Voraussetzungen für das Zustandekommen phytoeffektiver und Pathogen unterdrückender Effekte durch Applikation des Nutzbakteriums Bacillus subtilis. Der Einfluss ökologischer und edaphischer Faktoren auf das Besiedlungsverhalten der introduzierten Bakterien wurde im Rahmen umfangreicher populations- und aktivitätsdynamischer Untersuchungen ergründet. Die Versuche wurden in drei verschiedenen Substrattypen an der Modellpflanze Erbse (Pisum sativum L. cv. ''Bördi'') unter kontrollierten Bedingungen in der Klimakammer durchgeführt. Die Populationsdichte von Bacillus subtilis war in starkem Maße abhängig von der angewendeten Dosis. Die Verwendung von Kaliumnitrat, Sand oder Maisstärke als Trägerstoff für die Bacillus subtilis-Formulierung war für das Besiedlungsverhalten des Nutzbakteriums unerheblich. Die Entwicklung von Bacillus subtilis-Populationen an Pflanzenwurzel und im Substrat war temperaturabhängig. Höhere Versuchstemperaturen hatten größere Populationsdichten zur Folge. Der Temperatureinfluss war in Quarzsand wesentlich stärker als in Feldboden. Die peripheren Wurzelteile wiesen in Quarzsand zumeist größere Populationsdichten auf als die in Samennähe befindlichen Wurzelteile. Der Zusatz des Neem-Präparates Rhakshak Gold führte in vivo weder zu einer signifikanten Erhöhung der Populationsdichte von Bacillus subtilis noch zu einer Aktivitätserhöhung. Die Gesamtkeimzahlen in Rhizosphäre und Substrat wurden durch die Anwendung von Bacillus subtilis nicht beeinflusst. Die Aktivität von Bacillus subtilis in Rhizosphäre, Rhizoplane und Substrat war gering, der größte Teil der Keime lag versport vor. Die geringsten Versporungsgrade wurden in Quarzsand in der Rhizoplane sowie in Feldboden im Substrat festgestellt. Die Applikation des Nutzbakteriums führte zu einem reduzierten Krankheitsbefall der Erbsenpflanzen mit Phoma pinodella und Rhizoctonia solani. Die antifungale Wirkung kam in Feldboden und Aussaaterde wesentlich stärker zum Tragen als in Quarzsand. Es war kein direkter Zusammenhang zwischen Populationsdichte der introduzierten Bakterien in Rhizosphäre und Substrat und deren phytoeffektiver sowie antifungaler Leistung erkennbar. Als Ursache dafür wird der hohe Anteil versporter Zellen in der Bacillus subtilis-Population angesehen. Die Ergebnisse werden hinsichtlich der Bedeutung des Besiedlungsverhaltens und der Aktivität von Bacillus subtilis für dessen phytoeffektive und antifungale Wirkung diskutiert. / The colonization of the plant root and the presence of physiologically active bacterial cells are basic conditions to obtain plant growth promotion and disease suppression by application of Bacillus subtilis. Studies of the population- and activity dynamics of the introduced bacteria were carried out to determine the influence of different soil types and ecological factors on colonization of plant roots by Bacillus subtilis. Pea plants (Pisum sativum L. cv. ''Boerdi'') which were treated with these bacteria have been grown in three different types of substrate under controlled conditions in the climate chamber. The population density of Bacillus subtilis was strongly dependend on the applied number of cfu (colony forming units). The use of potassium nitrate, sand or maize starche as carrier for the bacterial formulation did not affect the colonization behaviour. The development of Bacillus subtilis-populations at the plant roots and in the substrate was significantly influenced by temperature. Higher temperatures during the trials resulted in larger population sizes of the introduced bacteria. The influence of temperature was much stronger in quartz sand compared with field soil. In most cases the colonization of the outer parts of the root near the root tip was better than the colonization of the root parts near the seed. The addition of the neem-extract Rakshak Gold did not have a significant influence on population density and activity of Bacillus subtilis in vivo. Nearly no effects of the bacterial treatments on the indigenous microflora could be found. The physiological activity of Bacillus subtilis in the rhizosphere, on the root surface and in the substrate was low. The bacterial population consisted largely of spores. The lowest percentage of spores was determined directly on the root surface (in quartz sand) and in the substrate (in field soil) respectively. The bacterial treatments led to a reduced disease severity on pea plants caused by Phoma pinodella and Rhizoctonia solani. The antifungal activity was higher in field soil and horticultural substrate compared with quartz sand. There was no correlation between the population density of the introduced bacteria in rhizosphere and substrate and their plant growth promoting or antifungal effects. A possible reason for that is the high percentage of non-active cells within the population of Bacillus subtilis. The results would be discussed towards the importance of population dynamics and activity of the rhizobacterium Bacillus subtilis for its plant growth and health promoting effects.

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Im EU finanzierten Projekt "Die Verwendung von kompostiertem Haushaltsmüll in der vorstädtischen Landwirtschaft von Westafrika als Pflanzenschutzmittel", das in Rufisque im Senegal, Conakry und Timbi Madîna in der Republik Guinea sowie Lomé und Tsévié im Togo von 1999 bis 2002 stattfand, wurden die Daten für diese Arbeit erhoben. Diese Orte sind hauptsächlich von Wolofs, Fulfulbe, Sussus und Ewes bewohnt. Ihre Größe variert zwischen 4 000 und 1,4 Mill. Einwohner. Es wurden städtische Gemüsebau- und vorstädtische Ackerbausysteme untersucht. Ziel der Arbeit ist die Einführung von Kompost als Pflanzenschutzmittel zu erleichtern. Dazu wurden Bereitschaften untersucht: die der städtischen Haushalte Biomüll zu sammeln und die der vorstädtischen Bauern Kompost aus Haushaltsmüll als Pflanzenschutzmittel einzusetzen. Dafür wurden standardisierte Befragungen von 1802 Bauern und 1775 Haushalten durchgeführt. Etwa 10 % dieser Antworten wurden in 18 logistischen Regressionsmodellen mit Interaktionen des 1. Grades analysiert. Den Modellen wurden die qualitativen Ergebnissen aus den standardisierten, halbstandardisierten und unstrukturierten Interviews sowie Beobachtungen und Einzelfallstudien gegenübergestellt. Daraus läßt sich schließen, dass es keine traditionellen Hemmnisse gegen Biomüllsammlung und -verarbeitung, sowie die Verwendung von Kompost aus Müll gibt. Wilde Deponien stören die Einwohner. Sie sind bereit sich finanziell an einer Müllsammlung zu beteiligen. Für die Mülltrennung brauchen sie zusätzliche, an Klima und Menge angepasste Mülltonnen. Die Haushalte wollen geringere Müllgebühren bezahlen, wenn sie Müll trennen. Müllsammen ist rentable. Eine transparente Buchführung der Müllgebühren ist unerlässlich für die Nachhaltigkeit. Für eine Kompoststation eignet sich am besten eine Kleinstadt mit vielen Müllproblemen und noch ohne Müllsammelorganisation sowie mit vielen Gemüsebauern mit einem hohen Krankheitsbewußtsein. Die Kompostherstellung ist sehr arbeitsintensiv und nur rentable, wenn der Kompost zu Pflanzenschutzmittelpreisen verkauft werden kann. Kompost ist in Westafrika bekannt. Die Verwendung von Kompost als Pflanzenschutzmittel gegen bodenbürtige Krankheiten ist eine Neuerung. Daher benötigt eine Kompoststation ein sehr wirksames Marketing. / By the EU financed project called "Utilisation of composted waste from urban households in the peri-urban agriculture for plant protection purpose in West Africa" with took place in Rufisque in Senegal, Conakry and Timbi Madîna in the Republic of Guinea the same as Lomé and Tsévié in Togo from 1999 to 2002, the data which are the base of this study have been collected. These towns are mainly settled by Wolofs, Fulanis, Sussus and Ewes. The size of the towns varies from 4 000 to 1.4 mill inhabitants. Production systems of urban vegetable farmers as well as peri-urban rain fed farmers have been investigated. The objective was to analyse the willingness of household, to collect organic waste, and of farmers, to use composted household waste for plant protection, to facilitate the introduction of compost for phytosanitary purpose. Hence standardised interviews of 1802 farmers and 1775 households have been done. About 10 % of the answers have been standardised in a way which allowed analysing them in 18 models of logistic regression with the first level of interactions. The results of the models have been compared to the qualitative results of the standardised, the half standardised and the unstructured interviews as well as the observations and the case studies. We find out that: There are no traditional obstacles inhibiting the collection of organic waste, the processing and the use of compost. Wild waste heaps disturb the people. They are ready to participate financially on waste collection. For the separation of waste the households need bins adapted to the climate and to the amount of waste. Anyway households separating waste would like to pay reduced waste fees. The waste collection is actually a rentable economic activity. A conflict avoiding accountability for waste fees is essential for the long lasting of a waste collection organisation. An optimal place for a compost station is a small rural town with many waste problems, without an institutionalised waste collection and with many vegetable farmers aware of diseases. The production of compost is very labour-intensive and rentable only if the compost is sold on organic pesticide prices. Compost is well known in West Africa. The innovation would be the application of compost for pest treatment of soil related diseases. Therefore a compost station needs a very efficient marketing.

Die paläarktische omnivore Weichwanze Dicyphus errans Wolff (Heteroptera, Miridae, Bryocorinae) zeichnet sich durch ein ausgesprochen breites Spektrum an besetzten Wirtspflanzen und konsumierten Beutetieren aus. Über 150 von D. errans akzeptierte Pflanzenarten sind erstmalig belegt worden. Der erfolgreiche Verzehr von 15 Beute-tierarten wurde quantitativ nachgewiesen. Eine weitere Besonderheit der Wanze besteht in der Präferenz für glandulär behaarte Pflanzen. Die Weichwanze besetzt somit von vielen anderen Insekten gemiedene Nischen. Untersuchungen im Botanischen Garten der Technischen Universität Dresden (2000 bis 2002) ließen auf eine bemerkenswerte räuberische Aktivität und Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Habitate, Beutetiere und Klimabedingungen schließen. Die fortführenden Studien im Rahmen der vorliegenden Dissertation (2002 bis 2005) erbrachten umfassende Erkenntnisse über die Art D. errans im Hinblick auf deren Morphologie, Vermehrung und Haltung, Bionomie und Ökologie (Fekundität und Ontogenese in Abhängigkeit von ausgewählten Einflussfaktoren, Dormanz), Aufenthalt und Fortbewegung (räumliche Orientierung und strukturanalytische Studien zu den Interaktionen zwischen Wanze und Pflanzenoberflächen), den Nahrungserwerb (Verzehrleistung und Omnivorie) sowie Videodokumentationen der Lebensweise und des Verhaltens. Der Generalist und Opportunist D. errans integriert sich als Pflanzensaftsauger regulierendes Kompartiment neben echten Räubern und Parasitoiden in Biozönosen. Als omnivores Insekt übernimmt die Wanze eine intermediäre und supplementäre Position in Nahrungsnetzen. Die Lebensweise dieser Weichwanzenart erscheint sehr komplex. Die enge Assoziation mit Pflanzen tritt stark in den Vordergrund. Sie ist in jeglichen Betrachtungen von D. errans unbedingt zu berücksichtigen und bietet außerdem als ein Modellsystem ein spannendes Forschungsfeld im Hinblick auf die Adaptation partiell räuberisch lebender Insekten an behaarte Pflanzen. / The omnivorous mirid bug Dicyphus errans Wolff (Heteroptera, Miridae, Bryocorinae) lives on a wide range of host plants and feeds on various preys. Over 150 plant species accepted by the mirid bug have been identified. It was experimentally shown that 15 prey species are efficiently consumed. Another characteristical features of D. errans is that it preferes hairy plants. Thus, the mirid bug occupies unique niches avoided by many other insects. Investigations, carried out at the Botanical Garden of the Technical University of Dresden (2000-2002) gave evidence for a remarkable predatory activity and ability to adaptation to different habitats, preys and climate conditions. The studies presented in the dissertation (2002-2005) gave the comprehensive knowledge about the species D. errans, especially its morphology, rearing, bionomy and ecology (fecundity and ontogenesis depending on selected factors, dormancy), habitat preference and locomotion (spatial orientation and structural-analytical studies of the interactions between the bug and plant surfaces), foraging and food ingestion (predatory capacity and omnivory). In addition, video documentation of the modus vivendi and the behavior was performed. The generalist and opportunist D. errans lives together with predators and parasitoids and takes part in a biological control of phytophagous insects in biocenoses. The life history of this bug species appeared to be very complex. The close association to plants has to be considered. Dicyphus errans offers a model system for further research on omnivorous predatory insects connected with hairy plants.

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Die paläarktische omnivore Weichwanze Dicyphus errans Wolff (Heteroptera, Miridae, Bryocorinae) zeichnet sich durch ein ausgesprochen breites Spektrum an besetzten Wirtspflanzen und konsumierten Beutetieren aus. Über 150 von D. errans akzeptierte Pflanzenarten sind erstmalig belegt worden. Der erfolgreiche Verzehr von 15 Beute-tierarten wurde quantitativ nachgewiesen. Eine weitere Besonderheit der Wanze besteht in der Präferenz für glandulär behaarte Pflanzen. Die Weichwanze besetzt somit von vielen anderen Insekten gemiedene Nischen. Untersuchungen im Botanischen Garten der Technischen Universität Dresden (2000 bis 2002) ließen auf eine bemerkenswerte räuberische Aktivität und Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Habitate, Beutetiere und Klimabedingungen schließen. Die fortführenden Studien im Rahmen der vorliegenden Dissertation (2002 bis 2005) erbrachten umfassende Erkenntnisse über die Art D. errans im Hinblick auf deren Morphologie, Vermehrung und Haltung, Bionomie und Ökologie (Fekundität und Ontogenese in Abhängigkeit von ausgewählten Einflussfaktoren, Dormanz), Aufenthalt und Fortbewegung (räumliche Orientierung und strukturanalytische Studien zu den Interaktionen zwischen Wanze und Pflanzenoberflächen), den Nahrungserwerb (Verzehrleistung und Omnivorie) sowie Videodokumentationen der Lebensweise und des Verhaltens. Der Generalist und Opportunist D. errans integriert sich als Pflanzensaftsauger regulierendes Kompartiment neben echten Räubern und Parasitoiden in Biozönosen. Als omnivores Insekt übernimmt die Wanze eine intermediäre und supplementäre Position in Nahrungsnetzen. Die Lebensweise dieser Weichwanzenart erscheint sehr komplex. Die enge Assoziation mit Pflanzen tritt stark in den Vordergrund. Sie ist in jeglichen Betrachtungen von D. errans unbedingt zu berücksichtigen und bietet außerdem als ein Modellsystem ein spannendes Forschungsfeld im Hinblick auf die Adaptation partiell räuberisch lebender Insekten an behaarte Pflanzen. / The omnivorous mirid bug Dicyphus errans Wolff (Heteroptera, Miridae, Bryocorinae) lives on a wide range of host plants and feeds on various preys. Over 150 plant species accepted by the mirid bug have been identified. It was experimentally shown that 15 prey species are efficiently consumed. Another characteristical features of D. errans is that it preferes hairy plants. Thus, the mirid bug occupies unique niches avoided by many other insects. Investigations, carried out at the Botanical Garden of the Technical University of Dresden (2000-2002) gave evidence for a remarkable predatory activity and ability to adaptation to different habitats, preys and climate conditions. The studies presented in the dissertation (2002-2005) gave the comprehensive knowledge about the species D. errans, especially its morphology, rearing, bionomy and ecology (fecundity and ontogenesis depending on selected factors, dormancy), habitat preference and locomotion (spatial orientation and structural-analytical studies of the interactions between the bug and plant surfaces), foraging and food ingestion (predatory capacity and omnivory). In addition, video documentation of the modus vivendi and the behavior was performed. The generalist and opportunist D. errans lives together with predators and parasitoids and takes part in a biological control of phytophagous insects in biocenoses. The life history of this bug species appeared to be very complex. The close association to plants has to be considered. Dicyphus errans offers a model system for further research on omnivorous predatory insects connected with hairy plants.