Techn. University, Diss., 2005--München.

University, Diss., 2003--Bremen.

Techn. Univ., Diss., 2005--Darmstadt

Universiẗat, Diss., 2003--Bremen.

Symbiosis with endomycorrhiza is found in a majority of plant-fungal symbioses. The symbiosis helps with various stressors such as drought and malnutrition. This study looked at how four different field, meadow and brook plants - Centaurea cyanus, Galium verum, Viscaria vulgaris and Veronica beccabunga - are affected by mycorrhiza and fertilizer treatment. The hypotheses tested whether mycorrhiza occurrence and fertilizer treatment affected the total number and number of mature and open flowers in C. cyanus as well as whether mycorrhiza occurrence and fertilizer treatment affected the aboveground biomass and the underground biomass of the four plant species. The study looked at 160 plants and a total of 40 plants of each species were planted. Per species, there were 10 control plants, 10 pots with mycorrhiza and 10 pots with fertilizer as well as 10 pots with both mycorrhiza and fertilizer. The pot arrangement was randomized. Mycorrhizal fungi were collected together with plant roots from different grass and forest habitats. The fertilizer treatment was applied once a week and lasted for six weeks. Two-way ANOVA was used in the analyses of the number of flowers in C. cyanus and three-way ANOVA was used in the analyses of aboveground and underground biomass. Fertilizer treatment had statistically significant effects on both the total number of flowers and the number of mature and open flowers. Fertilizer treatment also increased the aboveground of the selected species as well as the underground biomass of C. cyanus. The underground biomass of the other species decreased. However, the study could not find any significant effect of mycorrhiza treatment nor any significant interaction between mycorrhiza treatment and fertilizer treatment. The study did not test whether or how much of the mycorrhiza colonization was successful and the nonsignificant result may be due to several reasons. More research is needed to confirm the results in this study. / Symbios med endomykorrhiza återfinns hos en majoritet av växt-svampsymbioser. Symbiosen hjälper vid olika typer av stress såsom torka och näringsbrist. Denna studie tittade på hur fyra olika åker-, ängs- och bäckväxter - Centaurea cyanus, Galium verum, Viscaria vulgaris och Veronica beccabunga - påverkas av mykorrhiza och gödsling. Hypoteserna testade om mykorrhizaförekomst och gödsling påverkar det totala antalet och antalet utslagna blommor hos C. cyanus samt ovanjordsbiomassan och underjordsbiomassan hos de fyra växterna. Undersökningen tittade på 160 plantor och totalt planterades 40 plantor av varje art. Per art fanns 10 kontrollplantor, 10 krukor med mykorrhiza och 10 krukor med gödsling samt 10 krukor med både mykorrhiza och gödsling. Krukorna planterades ut slumpmässigt. Mykorrhizasvampar samlades in tillsammans med växtrötter från olika gräs- och skogshabitat. Kvävebehandlingen skedde en gång i veckan och varade i sex veckor. Två-vägs-ANOVA användes vid analys av antal blommor hos C. cyanus och tre-vägs-ANOVA användes vid analys av ovanjords- och underjordsbiomassa. Kvävebehandling kunde signifikant visas öka både det totala antalet blommor och antalet utslagna blommor. Kvävebehandling ökade även ovanjordsbiomassan hos de utvalda arterna samt underjordsbiomassan hos C. cyanus. Underjordsbiomassan minskade hos de andra arterna. Studien kunde emellertid inte hitta någon signifikant effekt av mykorrhizabehandling och inte heller någon signifikant interaktion mellan mykorrhizabehandling och kvävebehandling. I studien testades inte om eller hur mycket av mykorrhizakoloniseringen var framgångsrik och det icke-signifikanta resultatet kan ha haft flera orsaker. Mer forskning behövs för att bekräfta resultaten i denna studie.

<p>Syftet med detta projekt var att undersöka om det är möjligt att använda en fungicid vid odling av celler från Oncidium crispum, för att slippa kontaminering av mykorrhizasvamp. Kontaminering från denna sorts svamp har i tidigare försök varit ett stort promlem. I undersökningen användes fungiciden Nystain. Ett första försök gjordes för att testa om Nystatin hade effekt på den aktuella svampen. På näringsmedium fick hyfer från mykorrhizasvampen växa mot ett filterpapper indränkt i Nystatinlösning med olika koncentrationer. Som kontroll användes filterpapper indränkta i vatten och 20 % etanol. Efter 72 h mättes hur nära svampen växt pappret eller om den växt över pappret. Det kunde konstateras att Nystatin vid den starkaste koncentrationen hindrade svampens framväxt. Där stannade svampen innan pappret i större utsträckning än hos de lägre koncentrationerna. Av första försöket drogs därför slutsatsen att Nystatin hämmar mykorrhizasvampen. I ett andra försök doppades explantat från Oncidium crispum i en lösning av Nystatin i olika koncentrationer, som kontroll användes vatten och 20 % etanol. Explantaten lades på MS-medium med hormonerna auxin och cytokinin. Vid den starkaste koncentrationen av Nystatin hämmades tillväxten av svamphyfer fullständigt. Däremot kunde ingen kallustillväxt urskiljas hos något av explantaten. Som kontroll för att försäkra sig om att Nystainet inte påverkade växtmaterialet negativt gjordes andra delen av försöket även med Stapelia grandiflora, ett växtmaterial som är känt för att lätt kunna bilda kallus. Kallustillväxten var fullständig hos kontrollen med vatten, hos de övriga lösningarna var kallustillväxten tyvärr mycket begränsad.</p> / <p>The purpose of this project was to examine if it’s possible to use a fungicide when growing cells from Oncidium crispum, to avoid the contamination of mycorrhizafungus. The contamination from this kind of fungus has been a big problem in earlier experiments. The fungicide used in the experiment was Nystatin. In a first experiment the effect of Nystatin against the mycorrhizafungus was tested. On a nutrient medium hyphae from the mycorrhizafungus were growing towards a paper disc soaked with a solution of Nystatin in different concentration. Paper discs soaked with water and 20 % ethanol were used as a reference. After 72 h it was measured how close the hyphae has got to the paper disc or if it had grown over the paper. It was established that the strongest concentration of Nystatin inhibited the growth of hyphae, in this concentration it stopped growing before it came to the paper disc in a greater extent then by the other concentrations. Therefore the conclusion was drawn, that Nystatin inhibits growth of the mycorrhizafungus. In a second experiment explants from Oncidium crispum were dipped in a solution of Nystatin in different concentrations, water and 20 % ethanol was used as a reference. The explants were placed on a MS-medium with the hormones auxin and cytokinin. By the strongest concentration of Nystatin there was no growth of hyphae. Callus formation couldn’t be distinguished by any of the explants. To make sure that Nystatin did not have a bad influence on the plant material the second part of the experiment was also performed on Stapelia grandiflora, a plant material that is known for its ability to form callus. In the reference with water the callus formation was complete, but in the other solutions the callus formation was very limited.</p>

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.

Syftet med detta projekt var att undersöka om det är möjligt att använda en fungicid vid odling av celler från Oncidium crispum, för att slippa kontaminering av mykorrhizasvamp. Kontaminering från denna sorts svamp har i tidigare försök varit ett stort promlem. I undersökningen användes fungiciden Nystain. Ett första försök gjordes för att testa om Nystatin hade effekt på den aktuella svampen. På näringsmedium fick hyfer från mykorrhizasvampen växa mot ett filterpapper indränkt i Nystatinlösning med olika koncentrationer. Som kontroll användes filterpapper indränkta i vatten och 20 % etanol. Efter 72 h mättes hur nära svampen växt pappret eller om den växt över pappret. Det kunde konstateras att Nystatin vid den starkaste koncentrationen hindrade svampens framväxt. Där stannade svampen innan pappret i större utsträckning än hos de lägre koncentrationerna. Av första försöket drogs därför slutsatsen att Nystatin hämmar mykorrhizasvampen. I ett andra försök doppades explantat från Oncidium crispum i en lösning av Nystatin i olika koncentrationer, som kontroll användes vatten och 20 % etanol. Explantaten lades på MS-medium med hormonerna auxin och cytokinin. Vid den starkaste koncentrationen av Nystatin hämmades tillväxten av svamphyfer fullständigt. Däremot kunde ingen kallustillväxt urskiljas hos något av explantaten. Som kontroll för att försäkra sig om att Nystainet inte påverkade växtmaterialet negativt gjordes andra delen av försöket även med Stapelia grandiflora, ett växtmaterial som är känt för att lätt kunna bilda kallus. Kallustillväxten var fullständig hos kontrollen med vatten, hos de övriga lösningarna var kallustillväxten tyvärr mycket begränsad. / The purpose of this project was to examine if it’s possible to use a fungicide when growing cells from Oncidium crispum, to avoid the contamination of mycorrhizafungus. The contamination from this kind of fungus has been a big problem in earlier experiments. The fungicide used in the experiment was Nystatin. In a first experiment the effect of Nystatin against the mycorrhizafungus was tested. On a nutrient medium hyphae from the mycorrhizafungus were growing towards a paper disc soaked with a solution of Nystatin in different concentration. Paper discs soaked with water and 20 % ethanol were used as a reference. After 72 h it was measured how close the hyphae has got to the paper disc or if it had grown over the paper. It was established that the strongest concentration of Nystatin inhibited the growth of hyphae, in this concentration it stopped growing before it came to the paper disc in a greater extent then by the other concentrations. Therefore the conclusion was drawn, that Nystatin inhibits growth of the mycorrhizafungus. In a second experiment explants from Oncidium crispum were dipped in a solution of Nystatin in different concentrations, water and 20 % ethanol was used as a reference. The explants were placed on a MS-medium with the hormones auxin and cytokinin. By the strongest concentration of Nystatin there was no growth of hyphae. Callus formation couldn’t be distinguished by any of the explants. To make sure that Nystatin did not have a bad influence on the plant material the second part of the experiment was also performed on Stapelia grandiflora, a plant material that is known for its ability to form callus. In the reference with water the callus formation was complete, but in the other solutions the callus formation was very limited.

Die Mykorrhiza (griechisch: mýkēs für „Pilz”; rhiza für „Wurzel”) stellt eine Symbiose zwischen Pilzen und einem Großteil der Landpflanzen dar. Der Pilz verbessert durch die Symbiose die Versorgung der Pflanze mit Nährstoffen, während die Pflanze den Pilz mit Kohlenhydraten versorgt. Die arbuskuläre Mykorrhiza (AM) stellt dabei einen beson-dere Form der Mykorrhiza dar. Der AM-Pilz bildet dabei während der Symbiose die namensgebenden Arbuskeln innerhalb der Wurzelzellen als Ort des primären Nährstoff- austausches aus. Die AM-Symbiose (AMS) ist der Forschungsschwerpunkt dieser Arbeit. Als Modellorganismen wurden Medicago truncatula und Glomus intraradices verwendet. Es wurden Transkriptionsanalysen durchgeführt um u.a. AMS regulierte Transkriptions- faktoren (TFs) zu identifizieren. Die Aktivität der Promotoren von drei der so identifizier-ten AMS-regulierten TFs (MtOFTN, MtNTS, MtDES) wurde mit Hilfe eine Reportergens visualisiert. Der Bereich der größten Promotoraktivität waren in einem Fall nur die ar- buskelhaltigen Zellen (MtOFTN). Im zweiten Fall war der Promotor auch aktiv in nicht arbuskelhaltigen Zellen, jedoch am stärksten aktiv in den arbuskelhaltigen Zellen (MtNTS). Ein weiterer Promotor war in arbuskelhaltigen Zellen und den diesen benach-barten Zellen gleich aktiv (MtDES). Zusätzlich wurden weitere Gene als AMS-reguliert identifiziert und es wurde für drei dieser Gene (MtPPK, MtAmT, MtMDRL) ebenfalls eine Promotor::Reporter-Aktivitäts- studie durchgeführt. Die Promotoren der Kinase (MtPPK) und des Ammoniumtrans-porters (MtAmt) waren dabei ausschließlich in arbuskelhaltigen Zellen aktiv, während die Aktivität des ABC-Transporters (MtMDRL) keinem bestimmten Zelltyp zuzuordnen war. Für zwei weitere identifizierte Gene, ein Kupfertransporter (MtCoT) und ein Zucker- bzw. Inositoltransporter (MtSuT), wurden RNA-Interferenz (RNAi)-Untersuchungen durchgeführt. Dabei stellte sich in beiden Fällen heraus, dass, sobald ein RNAi-Effekt in den transformierten Wurzeln vorlag, diese in einem deutlich geringerem Ausmaß wie in der Wurzelkontrolle von G. intraradices kolonisiert worden sind. Im Falle von MtCoT könnte das aus dem selben Grund geschehen, wie im Falle von MtPt4. Welche Rolle MtSuT genau in der Ausbildung der AMS spielt und welche Rolle Inositol in der Aus- bildung der AMS spielt müsste durch weitere Untersuchungen am Protein untersucht werden. Weitere Untersuchen an den in dieser Arbeit als spezifisch für arbuskelhaltige Zellen gezeigten Genen MtAmT, MtPPK und MtOFTN könnten ebenfalls aufschlussreich für das weitere Verständnis der AMS sein. Dies trifft auch auf die TFs MtNTS und MtDES zu, die zwar nicht ausschließlich arbuskelspezifisch transkribiert werden, aber auch eine Rolle in der Regulation der AMS innerhalb von M. truncatula Wurzeln zu spielen scheinen. / The mycorrhiza (Greek: mýkēs for "mushroom"; rhiza for "root") is a symbiosis between fungi and the vast majority of land plants. The fungus improves the nutrient supply of the plant, while the plant provides the fungus with carbohydrates. The arbuscular my-corrhiza (AM) represents a special type of mycorrhiza. The AM forms during the sym-biosis eponymous arbuscules within the root cells as the supposed site of the major nu-trient exchange. The AM symbiosis (AMS) is the research focus of this work. Medicago truncatula and Glomus intraradices were used as model organisms. During the project several transcription analysis were performed to identify AMS re-gulated transcription factors (TFs). The activity of the promoters of three of the identified AMS regulated TFs (MtOFTN, MtNTS, MtDES) were visualised using a reporter gene. Cells with promoter activity were in one case the arbuscle containing cells (MtOFTN). In the another case, the promoter was also weakly active in non arbuscle containing cells, however the major site of activity were the arbuscle containing cells (MtNTS). Another promoter was active in arbuscle containing and adjacent cells (MtDES). In addition, other genes were identified as AMS regulated and for three of these genes (MtPPK, MtAmT, MtMDRL) a promoter::reporter activity study was conducted, too. The promoters of the kinase (MtPPK) and the ammonium transporter (MtAmT) were active exclusively in arbuscle containing cells, whereas the activity of the ABC-transporter (MtMDRL) could not be assigned to a specific cell type. For two other identified genes (a copper transporter (MtCoT) and a sugar/ inositol transporter (MtSuT)) RNA-interference (RNAi) studies were carried out. The studies revealed in both cases that, once an RNAi effect was present in the transformed roots, the roots were colonised by G. intraradices in a much lesser extent as in the vector-control. In the case of MtCoT it maybe has the same basic principle as in the case of the phosphate transporter MtPt4. Which role MtSuT and inositol plays during the fo-rmation of the AMS has to be reviewed. Further examinations on the genes MtAmT, MtPPK and MtOFTN could also be reveal-ing for the understanding of the AMS, as their promotors, as shown in this thesis, are exclusively active in arbuscle containing cells The same can be said for the TFs MtNFTS and MtDES. They are not exclusively transcripted in arbuscle containing cells, but nevertheless seem to play a role in the formation of the AMS within M. truncatula roots.

Freie Univ., Diss.--Berlin, 2005. / Zusfassung in engl. Sprache.