La Fusariose de l’épi (FHB) est une maladie importante des céréales et en particulier du blé tendre. Elle est causée par deux genres fongiques, le genre Fusarium et le genre Microdochium. L’espèce Fusarium graminearum est l’agent principal de cette maladie. Elle affecte non seulement les rendements et la qualité des grains chez le blé, mais elle cause un sérieux problème sanitaire via la production des mycotoxines. L’établissement de cette maladie requiert l’expression de gènes végétaux (facteurs de sensibilité) qui restent encore méconnus. Afin d’étudier les événements moléculaires qui participent à la mise en place de cette maladie sur un grain de blé tendre en développement et sensible au FHB, une cinétique d’infection de cinq points correspondant aux principaux stades développementaux du grain a été réalisée. Ensuite, deux approches, la protéomique comparée et la transcriptomique comparée à l’aide de puces à ADN, ont été utilisées pour répondre à ces questions. L’analyse protéomique a permis d’identifier 73 protéines différentiellement régulées appartenant à 5 grands groupes fonctionnels alors que l’approche transcriptomique a mis en évidence 1309 gènes répartis dans 16 groupes fonctionnels différents. Ces deux approches ont montré que l’infection ne bloque pas le développement du grain, mais elle induit des changements importants dans le métabolisme primaire notamment sur la synthèse de l’amidon et des protéines de réserve. Elle a également montré que la réponse du grain au FHB est liée au stade développemental du grain. Cette étude apporte de nouveaux éléments nécessaires à la compréhension de la sensibilité du blé tendre à la Fusariose de l’épi. Cette sensibilité du grain de blé se caractérise principalement par l’induction des mécanismes de détoxification des mycotoxines, la mise en place des mécanismes du détournement du métabolisme carboné de l’hôte par l’agent pathogène et le contrôle de la mort cellulaire programmée des cellules végétales. Enfin, l’étude a permis d’établir une liste d’au moins 100 gènes candidats potentiellement impliqués dans la sensibilité du blé au FHB. / Fusarium head blight (FHB) is an important disease of cereals, particularly of wheat. It is caused by two fungal genera, the genus Fusarium and genus Microdochium. The species Fusarium graminearum is the principal agent of this disease. This disease affects not only yield and grain quality in wheat, but it causes serious health problem through the production of mycotoxins. The establishment of this disease requires the expression of plant genes (susceptibility factors) that are still unknown. To study the molecular events involved in the development of this disease in the susceptible wheat grain during its development, time course infection of five points corresponding to the main developmental stages of grain was performed. Then two approaches, proteomics and transcriptomics using DNA microarrays were used to answer to this question. Proteomic analysis identified 73 differentially regulated proteins belonging to five major functional groups while the transcriptomics data revealed 1309 genes involved in 16 distinct functional groups. Both approaches have shown that infection does not interrupt grain development, but induces significant changes in primary metabolism, mainly on the synthesis of starch and storage proteins. It also showed a link between FHB response and the grain development. This study provides new evidence necessary to understand the susceptibility response of wheat to FHB. The wheat grain susceptibility is mainly characterized by the induction of detoxifying mechanisms of mycotoxins, the diversion ofcarbon metabolism of the host by the pathogen and control of Programmed Cell Death (PCD) of plant cells. Finally, the study allowed the establishment of a list of at least 100 candidate genes potentially involved in the wheat susceptibility to FHB.

Fusarium graminearum est un champignon phytopathogène responsable de la fusariose de l’épi, maladie affectant les céréales telles que le blé ou le maïs. Le champignon peut également produire des métabolites secondaires toxiques ou mycotoxines, tels que les trichothécènes de type B qui sont stables d’un point de vue chimique et thermique. Ces mycotoxines peuvent contaminer les grains avant récolte. Aucun procédé à l’heure actuelle ne permet de les éliminer ou de limiter leur toxicité. Un moyen de lutte efficace est donc de limiter la biosynthèse de ces toxines. Cette voie implique les gènes Tri qui sont regroupés dans un cluster dont la régulation est complexe. Lors de l’infection de la plante hôte, le champignon se retrouve potentiellement en contact avec des molécules pro ou antioxydantes intervenant dans les mécanismes de défense de la plante. In vitro, ces molécules prooxydantesactivent la production de trichothécènes via la surexpression des gènes Tri alors que les composés antioxydants la répriment, via la répression des gènes Tri.Le facteur de transcription Fgap1, homologue au facteur Yap1 de levure impliqué dans la réponse austress oxydant, a été identifié chez F. graminearum et son rôle potentiel dans la régulation de labiosynthèse des trichothecenes a été étudié. Des souches recombinantes ont été construites et ontpermis de montrer l’implication de ce facteur non seulement dans l’activation de l’expression des gènes de détoxification, mais aussi dans la modulation de la production de trichothécènes en réponseau stress oxydant. Ce facteur n’intervient cependant pas dans la réponse aux composés antioxydants.Une analyse RNA-seq a été entreprise pour identifier plus globalement les réseaux de régulation impliqués en réponse aux variations redox. / Fusarium graminearum is a pathogenic fungus responsible for “Fusarium Head Blight”, a diseaseaffecting cereals, including wheat or maize. The fungus can produce toxic secondary metabolitesbelonging to the type B trichothecene family. These metabolites are heat and chemically stablemolecules. These toxins can be found in grains before harvest and no available decontaminationprocess can eliminate or detoxify trichothecenes. The best way to restrict their occurrence is to limittheir biosynthesis. The Tri genes involved in the biosynthetic pathway are clustered and theirregulation is complex. During plant/pathogen interaction, the fungus must cope with pro orantioxidants, involved in plant defense mechanisms. In vitro, prooxidant molecules stimulatetrichothecenes biosynthesis via Tri genes overexpression, whereas antioxidants compounds repress Trigenes expression and toxin accumulation.The transcription factor Fgap1, homologous to Yap1 in yeast and involved in response to oxidativestress, was identified in F. graminearum and its potential role in the regulation of trichothecenesbiosynthesis was investigated. Using recombinant strains, we demonstrated that, in response tooxidative stress, Fgap1 is not only involved in expression of detoxifying activities, but also in themodulation of trichothecene accumulation. Nonetheless, Fgap1 is not involved in response toantioxidant compounds. RNA-seq analysis has been initiated to identify regulatory network involvedin response to redox variations.

Made available in DSpace on 2017-07-10T17:37:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rafael_Hansen_Alves.pdf: 691556 bytes, checksum: 76623d639903f7b4404dca73bdfe4314 (MD5) Previous issue date: 2010-06-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Caused by several species of fungus, fusarium head blight (FHB) is a disease of great economic importance in wheat (Triticum aestivum L.), causing large losses in world grain production. In Brazil the main species of fungi responsible for disease is Gibberela zeae (Schwabe.), and its the anamorphic Fusarium graminearum (Schwabe). The control by chemical treatment of the disease with the use of fungicides has low efficiency due to the difficulty of identifying the exact time of application. Therefore, the use of resistant varieties is shown as a safe and economically viable alternative for the production of wheat scab-free. To contribute to the understanding of the behavior of some Brazilian wheat cultivars for FHB, the objectives were to assess the presence or absence of reaction to FHB resistance in wheat cultivars under inoculation in field conditions and greenhouse; and identify what kind of reaction that is acting (resistance type I or type II resistance). The proposed work was developed in the field, greenhouse and laboratory. Two methodologies inoculation were applied, depending on the type of resistance to be tested, and the targets of this work were to evaluate the resistance type I and type II resistance. Twenty eight genotypes with different responses to FHB resistance were used to both evaluations. The resistance of type I was measured by spraying the spikes with suspension. In the field, dispersal of inoculum in the area was used wheat grains colonized with perithecia previously inoculated. The assessment of disease severity in the 28 cultivars was made 21 days after inoculation (DAI), the green ear stage, taking on a note on a linear scale from zero to 100, based on the scale suggested by Stack and McMullen. The evaluation of resistance of type II was performed only in the greenhouse. Obtaining spore mass acquisition was performed by scraping the plates with PDA medium colonized by Fusarium graminearum. Conidia were washed with distilled water and received the inoculum. The concentration was adjusted to 5x104 spores per mL. The count was performed by an optical microscope with the aid of a Neubauer chamber. About 10μL of the suspension of spores (macroconidia) at a concentration of 5x104 mL-1 was injected between the lemma and palea of a spikelet located at the point of infection, on both sides of the ear, using a hypodermic syringe. Evaluations were performed at 7, 14 and 21 days after inoculation by counting the spikelets with symptoms of the disease, excluding the two infected spikelets. The FHB occurred in two periods in the field with greater variation among the 28 cultivars tested in the first season. For resistance type I, nine and nineteen cultivars had the lowest severity, respectively, in field and greenhouse conditions, showing that they are sources of resistance. In accessing the resistance of type II, BRS Umbu, CEP Nova Era, CEP Raizes, BRS 208 e Frontana not proved to be sources of resistance. Already BRS Guamirim, CD 120, Onix, Rubi, CEP 50, BRS 179, Pampeano, Abalone, CD 114, IPR 85, Safira, BRS Louro, CD 117, CDF 2002116, CD 115, BRS177, CD 0529 and BRS Camboim showed the lowest values for AUDPC thus demonstrating the potential for type II resistance to FHB / Causada por diversas espécies de fungo, a giberela e uma doença que possui grande importância econômica na cultura do trigo (Triticum aestivum L.), ocasionando perdas sensíveis na produção mundial de grãos. No Brasil a principal espécie de fungo responsável pela moléstia e Gibberela zeae (Schwabe.), sendo sua forma anamófica Fusarium graminearum (Schwabe). O controle através de tratamento químico da doença com o uso de fungicidas apresenta baixa eficiência devido a dificuldade de identificação do momento exato da aplicação. Portanto, a utilização de variedades resistentes mostra-se como uma alternativa segura e viável economicamente para a produção de trigo livre de giberela. Visando contribuir para o conhecimento do comportamento de algumas cultivares brasileiras de trigo em relação a giberela, os objetivos deste trabalho foram avaliar a presença ou ausência da reação de resistência a giberela em cultivares de trigo, sob inoculação em condições de campo e casa de vegetação; e identificar qual e o tipo de reação que esta atuando (resistência tipo I ou resistência tipo II). O trabalho proposto foi desenvolvido a campo, casa de vegetação e em laboratório. Foram utilizadas duas metodologias de inoculação, conforme o tipo de resistência a ser testada, sendo que, foram alvo do presente trabalho a avaliação da resistência tipo I e resistência tipo II. Para ambas as avaliações foram utilizadas 28 genótipos de trigo com diferentes reações de resistência a giberela. A resistência do tipo I foi medida através da inoculação de plantas em casa de vegetação, através de borrifamento das espigas, com suspensão de esporos. No campo, para dispersão do inoculo na área foi utilizado grãos de trigo colonizados com peritécios previamente inoculados. A avaliação da severidade da doença nos 28 cultivares foi feita 21 dias apos a inoculação (DAI), no estádio de espiga verde, atribuindo-se uma nota em uma escala linear de zero a 100, baseada na escala sugerida por Stack e McMullen. A avaliação da resistência do tipo II foi realizada somente em casa de vegetação. A obtenção de esporos em massa foi realizada através da raspagem de placas com meio BDA colonizadas por Fusarium graminearum. Os conídios foram lavados com água destilada e obtido o inoculo. A concentração foi ajustada para 5x104 esporos por mL. A contagem foi realizada em microscópio óptico com o auxilio da Câmara de Neubauer. Aproximadamente 10μL da suspensão de esporos (macrogonídios) na concentração de 5x104 mL-1 foi injetada entre a lema e a palea de uma espigueta localizada no ponto de infecção, nos dois lados da espiga, utilizando uma seringa hipodérmica. As avaliações foram realizadas aos 7, 14 e 21 dias apos a inoculação, contando-se as espiguetas com sintomas da doença, excluindo as duas espiguetas que foram inoculadas. A giberela ocorreu nas duas épocas a campo com maior variação entre as 28 cultivares testadas na primeira época. Para a resistência do tipo I nove e dezenove cultivares obtiveram os menores valores de severidade, respectivamente, em campo e em casa de vegetação, demonstrando serem fontes de resistência. Na avaliação da resistência do tipo II, as cultivares BRS Umbu, CEP Nova Era, CEP Raízes, BRS 208 e Frontana não demonstraram serem fontes de resistência. Já as cultivares BRS Guamirim, CD 120, Onix, Rubi, CEP 50, BRS 179, Pampeano, Abalone, CD 114, IPR 85, Safira, BRS Louro, CD 117, CDF 2002116, CD 115, BRS 177, CD 0529 e BRS Camboim apresentaram os menores valores para AACPD demonstrando assim, potencial para a resistência do tipo II a giberela

A incidência de ceratite infecciosa relacionada a lentes de contato ocasionada por espécies de Acanthamoeba e Fusarium tem aumentado nos últimos anos. Esses organimos compartilham vários ambientes e casos de coinfecção foram relatados. Interações entre amebas e outros micro-organismos podem resultar em mudanças significativas para ambos, como o aumento da virulência em hospedeiros mamíferos. Neste estudo, foi avaliada a interação das cepas Neff, T4 e T4 pulmão de Acanthamoeba castellanii com Fusarium solani, bem como as possíveis implicações no desenvolvimento de ceratite. A. castellanii foi capaz de fagocitar F. solani e os conídios foram capazes de germinar dentro da ameba. A cocultura com ameba viva, bem como o sobrenadante da cultura e o lisado amebiano aumentaram significativamente o crescimento do fungo. Além disso, F. solani vivo e o seu sobrenadante de cultura aumentaram a sobrevivência da ameba, mas de forma diferente em cada cepa amebiana. A presença do fungo resultou em aumento de encistamento das cepas amebianas T4 pulmão e T4, bem como aumentou a resistência da cepa Neff à clorexidina. Curiosamente, a passagem pela ameba aumentou o efeito citopático de F. solani em células de mamíferos. Esses resultados mostram que A. castellanii e F. solani têm uma relação de protocooperação, com benefícios para ambos, e especialmente, indicam um possível efeito sobre as características de virulência de ambos os organismos. Assim a interação entre A. castellanii e F. solani pode resultar em impactos graves nos casos de ceratite. / The incidence of Acanthamoeba and Fusarium species has increased in contact lens-related infectious keratitis. They share several environments and cases of co-infection have been reported. The interaction between the amoeba and other microorganisms may result in significant changes for both, like increased virulence in mammalian hosts. In this study, we evaluated the interaction of Neff, T4 and T4 lung strains of Acanthamoeba castellanii with Fusarium solani and the implications in keratitis. A. castellanii phagocyted the fungi, and conidia were able to germinate inside the amoeba. The co-culture with live amoeba as well as the amebic culture supernatant and lysate significantly increased fungal growth. Moreover, live F. solani and the its culture supernatant enhanced the survival of amoeba, but differently in each A. castellanii strain. The presence of fungi resulted in increased amoebal encystment of T4 and T4 lung strains, end increased the resistence of Neff strain to chlorhexidine. The encystment of T4 and T4 lung strains was increased by the fungi. Interestingly, the passage by Neff amoeba increased the cytophatic effect of F. solani on mammalian cells linage. These results show that A. castellanii and F. solani have a protocooperation relationship, with benefits for both, and especially indicate a possible effect on virulence characteristics of both organisms. These data suggest that the A. castellanii-F. solani interaction may cause severe impacts in keratitis.

Les champignons endophytes sont des microorganismes non-pathogènes impliqués dans des associations mutualistes avec les plantes. Les endophytes foliaires, en particulier, représentent un groupe très divers, mais leurs interactions avec la plante hôte et ses micro-organismes associés sont peu connues. Des travaux préliminaires initiés par notre équipe, explorant la diversité microbienne foliaire du conifère Cephalotaxus harringtonia, ont permis d’isoler la souche fongique Paraconiothyrium variabile (Ascomycota), un antagoniste du phytopathogène Fusarium oxysporum. Au cours de leur interaction, on détecte des quantités moindres de beauvéricine, une mycotoxine synthétisée par F. oxysporum. En parallèle, on observe une augmentation de la synthèse de deux oxylipines, l’acide 13-hydroperoxyoctadécadiénoïque (13-HPODE) et l’acide 13-oxo-octadécadiénoïque (13-oxo-ODE), dans la zone de confrontation. L'objectif de ce travail était de comprendre les mécanismes conduisant à la diminution de la beauvéricine au cours de l'interaction et d'explorer le rôle des oxylipines dans la régulation de cette dernière. Dans mon travail de thèse, je montre la présence de deux gènes lox chez P. variabile (pvlox1 et pvlox2) codant tous deux pour des manganèse lipoxygénases, potentiellement à l'origine des acides 13-HPODE et 13-oxo-ODE. Pvlox2 est spécifiquement induit pendant l'interaction, et ces résultats sont corroborés par une synthèse accrue de 13-HPODE chez P. variabile. Par ailleurs, l'interaction avec l’endophyte, ainsi que l'ajout de l’oxylipine 13-HPODE, régulent positivement la voie de biosynthèse de la beauvéricine, comme l’indiquent les teneurs plus élevées en mycotoxines observées chez F. oxysporum. Enfin, nous avons montré que la beauvéricine inhibait la croissance de l’endophyte, mais que ce dernier était capable de dégrader la mycotoxine, expliquant ainsi les faibles quantités de beauvericine observées initialement dans la zone de compétition. Ce travail contribue à la compréhension du rôle des oxylipines dans la communication inter-microbienne. / Endophytic fungi are non-pathogenic microorganisms involved in mutualistic associations with their host. Foliar endophytes, in particular, represent a very diverse group but little is known about their interactions with the host and its associated micro-organisms. In preliminary work, exploring the leaf microbial diversity of the conifer Cephalotaxus harringtonia, our team isolated the fungal strain Paraconiothyrium variabile (Ascomycota), an antagonist of the phytopathogen Fusarium oxysporum. During their interaction, decreased amounts of the F. oxysporum mycotoxin beauvericin, and higher amounts of the two oxylipins, 13-hydroperoxyoctadecadienoic acid (13-HPODE) and 13-oxo-octadecadienoic acid (13-oxo-ODE), were observed in the confrontation zone. The objective of the present work was to understand the mechanisms leading to beauvericin decrease during the interaction and to explore the role of oxylipins in beauvericin regulation. In my thesis work I show the presence of two lox genes in P. variabile (pvlox1 and pvlox2) coding both for manganese lipoxygenases, potentially at the origin of 13-HPODE and 13-oxo-ODE. Pvlox2 is specifically induced during the interaction, which lead to an increased synthesis of 13-HPODE in P. variabile. The endophyte itself, as well as the oxylipin 13-HPODE, up-regulated the beauvericin biosynthesis gene beas, which was paralleled by higher mycotoxin content in the mycelium of F. oxysporum. Finally, we showed that beauvericin inhibited the endophyte’s growth, but the latter was capable to degrade the mycotoxin, which explains the lower amounts of beauvericin found in the competition zone. This work presents pioneer undertaking to elucidate the role of oxylipins in inter-microbial crosstalk.

Dentre os desafios do cultivo de trigo, encontram-se as doenças fúngicas e a presença de micotoxinas. Estima-se que as perdas anuais nesse setor sejam bilionárias. Além dos prejuízos econômicos, há preocupações quanto a segurança alimentar humana e animal. Com o objetivo de avaliar a micobiota e a ocorrência de micotoxinas em diferentes estádios de maturação do trigo foram realizados estudos morfológicos, utilizando métodos morfológicos clássicos e moleculares, identificação do perfil genotípico dos fungos produtores de tricotecenos, por PCR em tempo real e determinação de deoxinivalenol (DON) e zearalenona (ZEA), utilizando a Cromatografia Líquida de Alta Eficiência acoplada à Espectrometria de Massas (LC-MS/MS). Os dados obtidos também foram correlacionados com os fatores climatológicos. Os resultados revelaram a predominância do gênero Fusarium nas amostras das duas safras, seguido de Alternaria e Epicoccum. A atividade de água média para os dois anos foram, 0,608 e 0,886, consecutivamente. Dentro do gênero Fusarium constatou-se predomínio do complexo de espécies Fusarium graminearum (CEFG), identificando F. graminearum sensu stricto, F. meridionale, F. cortaderiae e F. austroamericanum. Os genótipos dos isolados foram, na sua maioria, 15-ADON para F. graminearum s.s, seguido de NIV para as espécies F. meridionale, F. cortaderiae e F. austroamericanum e 3-ADON para as duas últimas. Por PCR em tempo real, a determinação do genótipo nos grãos de trigo nas safras 2014/15 e 2015/16 demonstraram predomínio de 100% e 93% para 15-ADON, respectivamente. A quantificação de DNA dos isolados do CEFG demostrou que o perfil 15-ADON foi responsável por mais de 95% nas duas safras, com valores irrisórios, menores que 3% para 3-ADON e NIV. Os níveis de contaminação pela micotoxina DON nas amostras foi de 100% nas duas safras, com valores variando entre 24,3 a 5530 &#956g/kg. Para ZEA os valores foram 30% e 96%, nas duas coletas consecutivas, variação entre 26,0 a 4360 &#956g/kg. Ambas as micotoxinas foram detectadas em concentrações acima do limite estabelecido pela legislação brasileira, 3000 &#956g/kg para DON e 400 &#956g/kg para ZEA. Os fatores climáticos obtiveram uma correlação positiva tanto na contaminação fúngica quanto no acúmulo de micotoxinas. Este estudo forneceu novas informações sobre a micobiota natural do trigo brasileiro, em diferentes etapas do cultivo, demonstrando a contaminação por DON e alta frequência de ZEA em amostras do provindas do Paraná. / The fungal diseases and the presence of mycotoxins in cereals cause annually, billionaire losses. In addition, there are concerns about human and animal food safety. Due to the wheat culture relevance in feed and foodstuff, the present work aimed to evaluate mycobiota and the occurrence of mycotoxins in different wheat maturation stages. In order to achieve these objectives, morphologic studies using classic and molecular methods, genotype profile and DNA quantification from trichothecene producers, by real-time PCR and determination of deoxynivalenol (DON) and zearalenone (ZEA), using High Performance Liquid Chromatography coupled to Mass Spectrometry (LC-MS/MS), were done. The obtained data were also correlated with the climatic factors. The results showed the predominance of the genus Fusarium followed by Alternaria and Epicoccum. The average water activity over two years were 0.608 and 0.886, consecutively. Within the genus Fusarium, it was identified a predominance of the Fusarium graminearum species complex (FGSC), identifying F. graminearum sensu stricto, F. meridionale, F. cortaderiae and F. austroamericanum. The genotypes of the isolates were 15-ADON for F. graminearum s.s, followed by NIV for the F. meridionale, F. cortaderiae and F. austroamericanum and 3-ADON for F. cortaderiae and F. austroamericanum. In real-time PCR, the determination of genotype in wheat grains in the 2014/15 and 2015/16 harvests showed a predominance of 100% and 93% for 15-ADON, respectively. The DNA quantification of the FGSC isolates showed that the 15-ADON profile was responsible for more than 95% in both harvests. The levels of DON mycotoxin contamination in the samples were 100%, with values ranging from 24.3 to 5530 &#956g/kg. For ZEA the values were 30% and 96%, in the two consecutive collections, ranging from 26,0 to 4360 &#956g/kg. Both mycotoxins were detected in concentrations above the limit established by Brazilian legislation, 3000 &#956g / kg for DON and 400 &#956g/kg for ZEA. The climatic factors obtained a positive correlation both in the fungal contamination and in the accumulation of mycotoxins. This study provided new information on the Brazilian native mycobiota to different stages of cultivation, demonstrating contamination by DON and high frequency of ZEA in samples from Paraná.

Der Einfluss unterschiedlich aggressiver Fusarium culmorum- und F. graminearum-Isolate auf die Schadbildausprägung bei Winterweizen sowie die Möglichkeit der Befallskontrolle mit Mykorrhiza Die durch Pilzarten der Gattung Fusarium spp. hervorgerufene partielle Taubährigkeit ist ein ernstes Problem im weltweiten Weizenanbau. Eine für die Schaderreger günstige feuchte Witterung zum Zeitpunkt der Weizenblüte in Kombination mit befallsfördernden agrotechnischen Maßnahmen löst immer wieder Epidemien aus. Hauptsächlich verursacht durch F. culmorum und F. graminearum führt eine Erkrankung zu Ertrags- und Qualitätseinbußen sowie zu einer Belastung des Ernteguts mit Mykotoxinen, die bereits in niedrigen Konzentrationen toxisch auf den tierischen und menschlichen Organismus wirken. Die am häufigsten vorkommenden Fusarium-Toxine in Weizen sind Deoxynivalenol (DON) und Zearalenon (ZEA). Isolate von F. graminearum- und F. culmorum können in ihrem DON- und ZEA-Bildungsvermögen und ihrem Potential, Nekrosen zu verursachen, stark variieren. In Laborversuchen (in vitro) wurden F. graminearum- und F. culmorum-Isolate hinsichtlich dieser Eigenschaften (hier als Aggressivität bezeichnet) charakterisiert und anschließend wurde im Feldversuch überprüft, ob die in vitro-ermittelte Aggressivität die Schadbildausprägung bei Weizenpflanzen beeinflusst. Nur im ersten Versuchsjahr, das durch hohe Niederschläge gekennzeichnet war, konnte ein Einfluss der Aggressivität und einer zusätzlichen Beregnung im Feldversuch nachgewiesen werden. Die als hoch-aggressiv eingestuften Fusarium-Isolate reduzierten unter dem Einfluss der Beregnung den Ertrag und das Tausendkorngewicht. Die Beregnung führte zu einer Erhöhung des Pilzwachstums und der DON- und ZEA-Produktion. Ein extrem trockener Sommer verhinderte die Infektion der Weizenpflanzen durch die beimpften Fusarium-Isolate und ein anschließendes Pilzwachstum in den Ähren im zweiten Versuchsjahr. Um den Befall von Weizenpflanzen mit Fusarium spp. vorzubeugen, stehen verschiedene pflanzenbauliche Maßnahmen zur Verfügung. Eine Möglichkeit stellen in diesem Zusammenhang die symbiotischen Mykorrhizapilze (MP) dar. Die Pilze sind in der Lage, Pflanzen zu stärken und antagonistisch auf pilzliche Schaderreger zu wirken. Um zu überprüfen, ob MP dazu beitragen könnten, den Befall von Weizenpflanzen mit Fusarium spp. niedrig zu halten, wurden Weizenpflanzen mit MP und Fusarium spp. beimpft und die Auswirkungen der Interaktionen auf die Weizenpflanzen in einem Klimakammer- und einem Feldversuch getestet. In der Klimakammer wurde eine Reduzierung des Fusarium-Befalls nachgewiesen. Die mykorrhizierten Weizenpflanzen wiesen außerdem höhere Photosyntheseraten, höhere Sprosstrockenmassen und mehr Ähren im Vergleich zu den nicht-mykorrhizierten und mit Fusarium-beimpften Weizenpflanzen auf. Insgesamt wurde durch die Mykorrhizierung der negative Einfluss von Fusarium spp. kompensiert. Im Freiland konnte kein Einfluss der MP auf Fusarium spp. beobachtet werden. Im ersten Versuchsjahr führte das Beimpfen der Weizenpflanzen mit MP zu höheren Wurzel- und Sprosstrockenmassen sowie zu höheren Tausendkorngewichten im Vergleich zu den mit Fusarium spp.-beimpften Weizenpflanzen. Im zweiten Versuchsjahr konnte dieses Ergebnis nicht wiederholt werden. / Impact of aggressiveness of Fusarium culmorum and Fusarium graminearum isolates on the degree of symptoms as well as the possibility to control Fusarium spp. with mycorrhiza Fusarium Head Blight (FHB) is a serious problem worldwide and is mainly caused by Fusarium (F). culmorum and F. graminearum. Humid weather conditions, especially at anthesis and agricultural measures forcing pathogen attack cause epidemics repeatedly. FHB leads to yield and quality losses and also to contamination of harvest with mycotoxins that are toxic to humans and animals already in low concentrations. The most frequently occurring Fusarium toxins in wheat are deoxynivalenol (DON) and zearalenone (ZEA). F. culmorum and F. graminearum isolates can differ in their potential to produce mycotoxins and to cause necrosis. Isolates of these two species were assigned to three different groups of aggressiveness on the basis of mycotoxin production and necrotic activity. Afterwards these isolates were inoculated on wheat in fields to ascertain their aggressiveness on the degree of symptoms. Only in the first year of the trial that was characterized by high precipitation amounts an influence of the aggressiveness and of an additional irrigation could be determined. Influenced by irrigation isolates of high aggressiveness reduced yield and 1000-kernel-weight. Besides, irrigation led to an increase of fungal growth and DON and ZEA production. An extremely dry summer in the second year of the trial prevented wheat infection by Fusarium isolates and subsequent colonization of the ears. Various agricultural measures are available to prevent Fusarium infection. The release of mycorrhizal fungi is one possibility. These fungi are able to strengthen plants and affect fungal pathogens antagonistically. Mycorrhizal fungi and Fusarium isolates were inoculated on wheat plants in climate chamber and fields to determine their potential for pest management. The impact of the interactions of these two organisms on wheat plants was analyzed. In climate chamber a reduction of Fusarium colonization was observed. Furthermore a higher rate of photosynthesis, a higher shoot dry weight and a higher number of ears were detected for the mycorrhizal plants compared to the non-mycorrhizal Fusarium inoculated plants. Altogether the negative effects of Fusarium spp. on the wheat plants were compensated by mycorrhizal colonization. In fields no influence of mycorrhizal colonization on Fusarium spp. could be determined. In the first year of the trial inoculation of wheat plants with mycorrhiza led to higher root and shoot dry weight as well as to higher 1000-kernel-weight in comparison to the wheat plants inoculated with Fusarium spp. These results could not be reproduced in the second year of the trial.

Fusarium solani is a soil-borne pathogen devastating agricultural crops throughout the world. While most pathogens are host specific, the fusaria are able to infect both plants and animals. In 2004, an outbreak of Fusarium occurred in association with contact lens wear. Several species of Fusarium were involved but F. solani and F. oxysporum were most prominent. In this work, we have identified a MAP kinase (MAPK), highly similar to fmk1 in F. oxysporum, belonging to the YERK1 subfamily of extracellular regulated kinases. Directed disruption of fmk1 in F. solani AFR4 (FSSC 1) affected several aspects of fungal growth and pathogenicity. Colonies of AFR4„½fmk1 displayed pigmented colony-like formation as opposed to the cottony-white diffuse growth observed with the wild-type strain. Mutants displayed changes in morphology and conidiation patterns with AFR4„½fmk1 mutants producing increased amounts of macroconidia vs. microconidia. AFR4„½fmk1 germ tube emergence was similar to that of wild-type AFR4 and wet weight growth was equivalent but germinules were not able to sense nutrient in chemotropic assays. The disruption of fmk1 increased spore surface hydrophobicity leading to a decrease in association with commercially available hydrogel contact lenses. FMK1 did not affect unworn lens penetration in phosphate buffered saline as both wild-type and mutant strains were able to penetrate commercially available silicone hydrogel contact lenses. AFR4 displayed increased penetration of silicone lenses and this is likely due to: increased spore/lens association, and the inability of AFR4„½fmk1 macroconidia to germinate in phosphate buffered saline. Diminished invasive growth was also noted with disruption of fmk1. Wild-type AFR4 was detected throughout the eye after conidial microinjection while AFR4„½fmk1 was limited to the vitreous fluid. The reduced invasive growth seen is attributed to the loss of chemotropism. The ability to sense and respond to the environment is essential for pathogenicity. MAPK has been deemed essential for plant pathogenicity and now, with its affect on chemotropism, appears to be necessary for animal pathogenicity. FMK1 plays a conserved role in the pathogenicity of Fusarium.

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde in einem seit 2006 bestehenden Weizenfruchtfolgeversuch unter Freilandbedingungen die Zusammensetzung von Fusarium-Artenspektren an Halmbasis und Körnern von Weizen und deren Kolonisierungsraten untersucht. Ein besonderer Fokus lag hierbei auf dem Einfluss der Versuchsfaktoren (i) Jahreseffekt/Witterung, (ii) Vorfrucht, (iii) Sorte und (iv) Blattfungizidbehandlung auf Artzusammensetzung und Kolonisierung von Fusarium an den beiden Pflanzenorganen. Der Vergleich der Fusarium-Spektren an Halmbasis und Körnern zeigte einen deutlichen Kontrast auf. So waren an der Halmbasis insgesamt besonders die Arten F. culmorum, F. equiseti und F. tricinctum anzutreffen, wogegen an den Körnern die Arten F. poae, F. tricinctum sowie 2010 F. graminearum auftraten. Dieses Ergebnis lässt vermuten, dass es sich bei den an den beiden unterschiedlichen Pflanzenorganen auftretenden Artenspektren um unabhängige Populationen handelt. Eine Übertragung von F. culmorum, F. equiseti, F. graminearum und F. poae von der Halmbasis auf die Körner scheint wenig wahrscheinlich. Lediglich für F. tricinctum, welcher durchgehend an beiden Pflanzenorganen aufzufinden war, könnte eine Abhängigkeit zwischen den beiden Populationen in Form einer Übertragung von der Halmbasis auf die Körner existieren. Ob ein Zusammenhang zwischen den beiden Organen in Bezug auf F. tricinctum besteht, kann im Rahmen dieser Arbeit jedoch nicht eindeutig geklärt werden. Im Hinblick auf den Jahreseffekt bzw. die Witterung unterlagen die Artzusammensetzungen an Halmbasis und Körnern sowohl qualitativen als auch quantitativen Veränderungen. An der Halmbasis und auch an den Körnern führte der jahresbedingte Witterungseffekt zu einem breiteren Artenspektrum im Versuchsjahr 2011 gegenüber 2010, was zumindest für die Halmbasis mit den für eine Kolonisierung durch Fusarium günstigeren Witterungsbedingungen 2011 erklärt werden kann. Die jahresbedingten Witterungsunterschiede wirkten sich erwartungsgemäß stärker auf die Körner aus. Quantitative Diskrepanzen fanden sich an beiden Pflanzenorganen in Form von unterschiedlich hohen Kolonisierungsraten der verschiedenen Fusarium-Arten. Die Ergebnisse weisen jedoch auf eine stabile Populationssignatur an der Halmbasis hin, welche von den Arten F. culmorum, F. equiseti und F. tricinctum dominiert wird. In beiden Versuchsjahren herrschte ein geringer FHB-Befallsdruck an den Körnern, sodass die Arten F. poae und F. tricinctum grundsätzlich das Artspektrum bestimmten und eine relativ stabile Populationssignatur bildeten, obgleich auch andere Arten jahresabhängig auftraten, wie z.B. F. graminearum im Jahr 2010 nach Vorfrucht Mais. In Abhängigkeit von der Vorfrucht zeigten sich große Unterschiede in der Kolonisierung der Halmbasis. So konnte zum Entwicklungsstadium der Milchreife nach Vorfrucht Zuckerrübe in beiden Versuchsjahren die höchste Gesamtkolonisierungsrate an der Halmbasis von Weizen ermittelt werden, noch vor Mais. Der Weizen wies nach Vorfrucht Weizen und Vorfrucht Ölrettich insgesamt die niedrigsten Kolonisierungsraten auf. Hauptverursacher für die erhöhte Gesamtkolonisierungsrate nach Zuckerrübe waren die Arten F. culmorum, F. equiseti und F. tricinctum. Eine hohe Relevanz kam hier der Besiedlung durch die stark pathogene Art F. culmorum zu, die besonders im Jahr 2011 häufig vertreten war. Dies konnte auch für die Vorfrüchte Mais, Weizen und Ölrettich bestätigt werden. Die Ergebnisse belegen daher, dass der Vorfruchteffekt lediglich quantitativer Art im Hinblick auf unterschiedliche Kolonisierungsraten war, die Fusarium-Artenzusammensetzung jedoch nicht beeinflusste. Auf Grund der hohen Kolonisierungsraten nach Zuckerrübe sollte auf Basis der Ergebnisse dieser Arbeit die Zuckerrübe aus phytopathologischer Sicht als potenzieller Fusarium-Überträger eingestuft werden. Eine Ertragsrelevanz der Halmbasiskolonisierung an Weizen nach Zuckerrübe konnte jedoch nicht demonstriert werden. Ein Vorfruchteffekt an den Körnern konnte dagegen nur 2010 im Zuge einer erhöhten Kolonisierung durch F. graminearum nach Vorfrucht Mais festgestellt werden, der durch Mykotoxingehalte in den Weizenkörnern verifiziert werden konnte sowie 2011 nach Weizen, bedingt durch verstärktes Auftreten von F. culmorum. Beide Effekte waren jedoch nicht reproduzierbar, was die starke Witterungsabhängigkeit des Einflusses der Vorfrucht unterstreicht. Ein signifikanter Sorteneffekt auf die Gesamtkolonisierungsrate konnte bis auf den Probenahmezeitpunkt BBCH 37-39 2011 sowohl an der Halmbasis, als auch an den Körnern festgestellt werden, wobei der Effekt an den Körnern verglichen mit der Halmbasis zwar auf niedrigerem Niveau in Bezug auf die Kolonisierung auftrat, jedoch etwas stärker ausgeprägt war. Dieser reduzierende Effekt in der resistenten Sorte „Centrum“ war in besonderem Maße auf die quantitative Reduktion der artspezifischen Kolonisierungsraten der an den jeweiligen Pflanzenorganen dominierenden Fusarium-Arten zurückzuführen. Ein signifikant erhöhter Ertrag konnte für die resistente Sorte in beiden Jahren nachgewiesen werden, die Kolonisierungsraten von Halmbasis und Körnern korrelierten jedoch nicht mit dem Ertrag. Die Blattfungizidbehandlung erwies sich dagegen an der Halmbasis als deutlich wirksamer bezüglich einer Reduktion der Gesamtkolonisierungsraten, als an den Körnern. Jedoch war auch hier ein quantitativer, reduzierender Effekt auf die spezifischen Kolonisierungsraten der an Halmbasis und Körnern dominierenden Arten zu beobachten, wobei sich dieser an den Körnern allerdings nur auf die Arten F. culmorum und F. graminearum auswirkte. Ebenso wie der Effekt der Sortenresistenz auf den Ertrag, konnte auch ein positiver Effekt des Blattfungizideinsatzes auf den Ertrag in den behandelten Varianten verzeichnet werden, wobei dieser jedoch jahresabhängig war. Auch hier wurde keine Korrelation zwischen Kolonisierungsraten an Halmbasis und Körnern und dem Ertrag beobachtet. Darüber hinaus zeigten die Pathogenitätstests an Halmbasis und Ähre von Weizen die geringe phytopathologische und agronomische Bedeutung der Arten F. equiseti, F. poae und F. tricinctum. Kaum nachweisbare Symptomausprägungen nach künstlicher Infektion unter kontrollierten Bedingungen in der Klimakammer und geringe Reisolationsraten ließen den Schluss zu, dass insbesondere die Arten F. equiseti und F. tricinctum an der Halmbasis als apathogen einzustufen sind und eine ökologische Rolle als endophytische Nischenbesiedler einnehmen. An der Ähre waren alle drei Arten sowohl unter kontrollierten Bedingungen als auch im Freiland bei künstlicher Inokulation in der Lage, die Weizenkörner zu infizieren und starke Mykotoxinkontaminationen hervorzurufen. Dies ist jedoch unter natürlichen Befallsbedingungen als wenig wahrscheinlich zu erachten. Zudem wiesen die auf ihr Konkurrenzvermögen hin getesteten Arten F. poae und F. tricinctum zu keinem Zeitpunkt die Fähigkeit auf, in Anwesenheit von F. graminearum mit dieser Art zu konkurrieren. Aus diesem Grunde ist anzunehmen, dass die drei untersuchten Fusarium-Arten als Sekundärbesiedler der Ähre fungieren, welche in Jahren mit Trockenheit zur Blüte und dadurch bedingtem, niedrigen Auftreten von FHB eine ökologische Rolle als Nischenbesiedler einnehmen und die abreifende Weizenähre kolonisieren können. Ferner fand keine Reduktion des TKG unter Freilandbedingungen statt, was eine agronomische Relevanz der Kornbesiedlung durch diese drei Arten im Vergleich zu F. graminearum ausschließt. Eine Bekämpfung von Fusarium-Arten sollte sich daher klassischerweise auf pathogene, aggressive Arten wie F. culmorum sowie F. graminearum beschränken und in Form bekannter Kombinationen von Fruchtfolgegestaltung, Sortenwahl, Bodenbearbeitung und Fungizidbehandlung an Weizen unter Berücksichtigung der Regeln für den integrierten Pflanzenschutz erfolgen.

Three cultivators, Rabewerk, Kongskilde and Hiniker, and three intercrops, soybean, lupin and red clover + rye grass were investigated for their impact on the incidence of ear rot of corn, a common disease of maize in eastern Canada. Wheat was seeded in the corn rows to serve as an additional indicator of cultivation and intercropping effects on the pathogen. An artificial inoculum of F. graminearum that produced perithecia and ascospores was used to mimic natural inoculum. / In 1993 and 1994, the infection in the corn was not very severe and there were no differences between the treatments and the controls. / In 1993 and 1994, at both sites, wheat seeds from cultivation trials showed a tendency for greater disease incidence in the non-cultivated herbicide treatment when compared to any of the other cultivator treatments. Cultivators till the soil and bury corn residues, this action led to the destruction of some of the inoculum and a subsequent reduction of the disease incidence in the cultivated plots. / In the intercrop trial of 1993 and 1994, wheat infection was moderate to severe, except at L'Assomption in 1993, but no significant differences were observed among the treatments. It is believed that interplot interference, due to ascospores moving from one plot to the next, masked differences. / The results indicated that weed cultivation would have a negligible or no effect on the development of fusarium ear rot of corn in Quebec. (Abstract shortened by UMI.)