Die Kartoffel, eines der wichtigsten Nahrungsmittel weltweit, wird unter anderem von dem Erreger Rhizoctonia solani Kühn befallen. Durch dieses Pathogen hervorgerufene Qualitäts- und Ertragsverminderungen können zu erheblichen ökonomischen Verlusten führen. Da derzeitig verfügbare Bekämpfungsmaßnahmen nur eine eingeschränkte Effektivität aufzeigen, sind alternative Bekämpfungsstrategien dringend notwendig. Der Einsatz resistenter Sorten stellt eine effektive, umweltfreundliche Alternative dar, jedoch ist derzeit nur wenig über die der Resistenz der Kartoffel gegenüber R. solani zugrundeliegenden Mechanismen bekannt. Ziel dieser Arbeit war es, Merkmale aufzufinden, die mit einer erhöhten Feldresistenz der Kartoffel gegenüber R. solani korrelieren und zukünftig als Marker in der Züchtung zur Einschätzung des Resistenzgrads von Sorten genutzt werden können. Auf der Grundlage von Feldversuchen wurden zwei Kartoffelgenotypen mit einem unterschiedlichen Grad der Feldresistenz gegenüber R. solani für vergleichende molekularbiologische und biochemische Analysen ausgewählt. Die Analyse des Expressionsniveaus ausgewählter Abwehrgene zeigte, dass die Kartoffelsorte mit geringerer Anfälligkeit ein konstitutiv höheres Expressionsniveau aufweist als die Sorte mit einer höheren Anfälligkeit. Im Gegensatz zur stärker anfälligen Sorte wurde in Wurzeln und Stängeln der weniger anfälligen Sorte kein erhöhtes Expressionsniveau der Abwehrgene infolge der Infektion mit R. solani festgestellt. Zudem wies die weniger anfällige Sorte höhere Gehalte an α-Chaconin and α-Solanin sowie Nicotiflorin auf. Anhand von in vitro Untersuchungen wurde ein wachstumshemmender Effekt dieser Komponenten auf R. solani festgestellt. Weiterhin wurde ein geringerer Gehalt an R. solani-DNA in den Wurzeln der weniger anfälligen Sorte determiniert. Demnach scheint eine geringere Anfälligkeit der Kartoffel gegenüber diesem Erreger mit einer höheren, präformierten pflanzlichen Immunabwehr korreliert zu sein. / Potato, the fourth most important food crop worldwide, is also target of many pests and microbial pathogens including the fungus Rhizoctonia solani Kühn. The infection of potato with this pathogen leads to considerable economic losses. The soil-borne nature, the formation of melanised sclerotia, and the limited efficacy of fungicides impair the control of this pathogen and strengthen the necessity for alternative control measures. A very effective alternative is the use of resistant cultivars. Quantitative differences in the degree of resistance of potato to R. solani have been repeatedly observed in the field. However, until now there is no information available regarding the underlying mechanisms contributing to the resistance level. This thesis aimed at revealing mechanisms in potato which contribute to the manifestation of a certain degree of field resistance to R. solani. Based on the screening of various potato genotypes in field trials, two potato cultivars distinctly differing in the level of resistance to R. solani were selected for further molecular and biochemical analyses. The cultivar with a higher degree of resistance showed higher constitutive expression of defence-related genes. In contrast to the less resistant cultivar, no distinct increase of the defence-gene expression level was detectable upon pathogen infection in this cultivar. Moreover, contents of the glycoalkaloids α-chaconine and α-solanine and of the flavonol nicotiflorin were higher compared to the less resistant cultivar. Using in vitro culture tests, a growth-reducing effect of these compounds on R. solani was confirmed. Concluding, a higher resistance of potato cultivars to R. solani seems to be related to a higher expression level of defence-related genes and to a higher content of plant secondary metabolites. This enhanced constitutive defence level resulted in a lower pathogen colonisation of the plant, thus contributing to a reduced disease severity in the field.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:HUMBOLT/oai:edoc.hu-berlin.de:18452/20170 |
| Date | 10 September 2018 |
| Creators | Genzel, Franziska |
| Contributors | Franken, Philipp, Büttner, Carmen, Börnke, Frederik |
| Publisher | Humboldt-Universität zu Berlin |
| Source Sets | Humboldt University of Berlin |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | doctoralThesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | (CC BY-NC-SA 3.0 DE) Namensnennung - Nicht-kommerziell - Weitergabe unter gleichen Bedingungen 3.0 Deutschland, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/de/ |
| Relation | 10.1111/ppa.12746 |
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