Jahresbericht Annual Report - AlPlanta

Transcription

Jahresbericht
Annual Report
2007
Vorwort
Preface
Priv. Doz. Dr. Roland Kubiak
Geschäftsführung und Leitung des IfA – Institut
für Agrarökologie
Management and direction of the IfA – Institute for
Agroecology
Prof. Dr. Gabriele Krczal
Geschäftsführung und Leitung von AlPlanta –
Institute for Plant Research
Management and direction of AlPlanta – Institute for Plant Research
Tel.: +49 (0)6321 / 671 – 285
roland.kubiak@agroscience.rlp.de
Tel.: +49 (0)6321 / 671 – 1301
gabi.krczal@agroscience.rlp.de
Die RLP AgroScience GmbH betreibt Grundlagen- und anwendungsorientierte Forschung zum
direkten Nutzen für private und öffentliche Unternehmen und für die wissenschaftliche Gemeinschaft. Vertragspartner sind Industrie- und Dienstleistungsunternehmen, sowie die öffentliche
Hand. Die Organisation erhält ferner Förderung
durch Länder- und Bundesministerien, durch Forschungsgesellschaften und die Forschungsrahmenprogramme der EU um in zukunftsorientierten Projekten mitzuwirken. Durch die Entwicklung technischer Innovationen unterstützt die RLP
AgroScience GmbH die Wettbewerbsfähigkeit
der Wirtschaft in der Region und hat sich selbst
einen Platz in der internationalen wissenschaftlichen Gemeinschaft geschaffen.
Insgesamt hat die RLP AgroScience GmbH mit
Ihren Instituten - AlPlanta - Institut für Pflanzenforschung und dem Institut für Agrarökologie ihre erfolgreiche Arbeit des vorausgegangen Jahres erfolgreich fortgesetzt und das Geschäftsjahr
2007 erfolgreich abgeschlossen.
The RLP AgroScience GmbH undertakes basic
and applied research which is of use to private
and public enterprise as well as to the scientific
community. Its research work is solicited by
contractual partners in industry, the service
sector and public administration. The organisation also accepts funding from Federal German
and federal state ministries as well as research
foundations and EU research framework programmes to participate in future-oriented research projects. By developing technological
innovations, RLP AgroScience GmbH helps
reinforce the competitive strength of the economy in the local region and has moreover
gained itself a place in the international scientific community.
All in all, RLP AgroScience GmbH with its
institutes - AlPlanta - Institute for Plant Research and the Institute for Agroecology - continued the successful work of the previous year
and brought the business year of 2007 to a successful close.
AlPlanta - Institut für Pflanzenforschung mit seinen Schwerpunkten Rebenbiotechnologie, Obstkrankheiten und Epigenetics baute seine nationalen und internationalen hochkarätigen For-
AlPlanta - Institute for Plant Research with
its main focus on Grapevine Biotechnology,
Fruit Crop Diseases and Epigenetics, continued
to establish high-profile national and interna-
5
schungskooperationen weiter aus: Der Leiter der
Abteilung Epigenetics, Dr. habil. Michael Wassenegger, habilitierte sich zu der Ruprechts-Karl
Universität Heidelberg um und veranstaltete zusammen mit dem Heidelberger Institut für
Pflanzenwissenschaften - ein Epigenetics Praktikum für Heidelberger Studenten.
Darüber hinaus wurde die Abteilung Epigenetics
eingeladen, Partner im Antrag der Bioregion
Rhein-Neckar im Rahmen des BMBF SpitzenCluster Wettbewerbs zu werden.
Im Rahmen eines trilateralen Projekts, gefördert
durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft, hat
die Abteilung Epigenetics begonnen, ein Projekt
zum Thema virale Suppressoren des Gene Silencing zu koordinieren. Weiter beteiligt sind Kollegen vom Volcani Center in Bet Dagan, Israel und
vom Biodiversity & Environmental Research
Center (BERC), Nablus, Palestina.
Die Abteilung Virologie, geleitet durch Dr. Thierry Wetzel, initiierte zum ersten Mal in Zusammenarbeit mit der Louis Pasteur Universität
Straßburg und der Ruprecht-Karls Universität
Heidelberg eine "These Cotutuelle"; bei diesem
Verfahren wird die Doktorurkunde von beiden
Universitäten vergeben.
Als weiteres "Highlight" veranstaltete die Arbeitsgruppe Molekulare Züchtungsforschung unter Dr. Michael Wallbraun den Workshop Gentechnik der Gesellschaft für Pflanzenbiotechnologie zum Thema: „Neue Impulse aus der Grundlagenforschung für die angewandte Pflanzenbiotechnologie". Dr. habil. Götz Reustle, der Leiter
der Abteilung Rebenbiotechnologie organisierte
und veranstaltete im Rahmen des wissenschaftlichen COST Programms Weinbau den COST585
Workshop: Grapevine Transformation Technologies im AlPlanta Institut.
Drs. Wolfgang und Barbara Jarausch, die die Abteilung Obstkrankheiten verantwortlich sind, etablierten im Rahmen eines Interreg Projektes eine
öffentlich zugängliche Internetseite mit Informationen zur
Besenwuchskrankheit des Apfels, einschliesslich
eines Bestimmungsschlüssels für Psylliden, die
Überträger der Krankheit. Die Seite ist auf
Deutsch und Französisch verfügbar
(http://www.apfeltriebsucht.webseiten.cc/info_apf
eltrieb.html).
Der Leiter der Arbeitsgruppe Proteomics, Dr.
KaJohn Boonrod verbrachte einen 6-monatigen
Forschungsaufenthalt zum Thema Impfstoffentwicklung als Assistent Professor an der Obihiro
6
tional research collaboration: the head of the
Epigenetics Department Dr. habil. Michael
Wassenegger qualified as an associate professor of the Ruprecht-Karls University of Heidelberg and - together with the Heidelberg Institute for Plant Science – held an Epigenetics
practical course for Heidelberg students.
Moreover, the Epigenetics Department was
invited to join the BMBF Spitzen-Cluster contest proposal of the Rhine-Neckar BioRegion.
In the context of trilateral projects funded by
the German Research Foundation, the Epigenetics Department started co-ordinating a project on viral silencing suppressors with colleagues from the Volcani Center in Bet Dagan,
Israel and the Biodiversity & Environmental
Research Center (BERC), in Nablus, Palestine.
The Department of Virology, headed by Dr.
Thierry Wetzel initiated the procedure of a
"these cotutuelle" with the University Loius
Pasteur, Strasbourg, France and the RuprechtKarls University of Heidelberg, where the PhD
certificates will be awarded by both universities.
As a further highlight, the Molecular Breeding
section, headed by Dr. Michael Wallbraun organised and hosted the Genetic Engineering
Workshop of the Society for Plant Biotechnology on the topic of "New ideas from basic research for applied plant biotechnology". The
COST585 Training School within the COST
scientific programme on Viticulture: grapevine
transformation Technologies was organised by
the head of the Department of Grapevine biotechnology, Dr. habil. Götz Reustle. It was held
at the AlPlanta institute.
In the framework of an Interreg project, Drs.
Wolfgang and Barabara Jarausch, who run the
Fruit Disease Section, established a publicly
available website comprising different information about the devastating apple proliferation
disease, including an identification key for its
pysillid insect vectors. The site is available in
German and French
(http://www.apfeltriebsucht.webseiten.cc/info_
apfeltrieb.html).
The Head of the Proteomics Section Dr. KaJohn Boonrod visited Obihiro University of
Agriculture and Veterinary Medicine, Japan for
six months as an assistant professor to carry out
research in the field of vaccine development.
The managing director Prof. Dr. Gabi Krczal,
who was awarded an honorary professorship
University of Agriculture and Veterinary Medicine, Japan.
Die Geschäftsführerin Prof. Dr. Gabi Krczal - ihr
wurde von der technischen Universität Bingen die
Ehrenprofessur verliehen - besuchte im Rahmen
einer seit mehr als 5 Jahren bestehenden DeutschChinesischen Kooperation die Landwirtschaftliche Universität in Peking und die Northwest SciTech Land- und Forstwirtschaftliche Universität
in Shaanxi.
IfA – das Institut für Agrarökologie hatte bez. der
Einwerbung von Drittmitteln sein bisher erfolgreichstes Jahr und konnte seine Alleinstellungsmerkmale in allen Arbeitsgruppen deutlich ausbauen.
So war insbesondere die Arbeitsgruppe Ökochemie mit Herrn Dr. Fent sehr erfolgreich in der
Industrieforschung und konnte mit Partnern aus
Europa, USA und Japan vor allem ihre Arbeiten
zur realitätsnahen Bestimmung von Sorptionsund Abbaukonstanten weiter entwickeln.
Mit dem an der ETH Zürich ausgebildeten Entomologen Herrn Dr. Guido Velten konnten wir
einen engagierten Wissenschaftler gewinnen, der
als Leiter der Arbeitsgruppe Angewandte Standortökologie, die bisher von Dr. Stephan Reuter
geleitet wurde, neue Impulse einbringen wird.
Darüber hinaus war die Arbeitsgruppe bei den
Pflanzenschutzmittelprüfungen auf ökologische
Nebenwirkungen wiederum sehr erfolgreich.
Herrn Dr. Reuter möchte ich für sein Engagement
in den zurückliegenden Jahren herzlich danken.
Die von Herrn Dr. Trapp geleitete Arbeitsgruppe
Umweltinformationssysteme hat Ihre Methodik
der automatisierten Bildanalyse weiter entwickelt.
Neben industriellen Partnern, die an Landschaftsanalysen zur sicheren Anwendung von Pflanzenschutzmitteln interessiert sind, hat sich vor allem
die Zusammenarbeit mit Kommunen und Behörden zu einem wichtigen Forschungsfeld entwickelt. Hier werden z. B. neue Arbeitsmethoden
zur Landschaftsplanung entwickelt oder die Konsequenzen baulicher Eingriffe in die Landschaft
auf Agrarflächen können berechnet werden.
In der Arbeitsgruppe Betriebliches Stoffstrommanagement hatte wiederum die energetische Nutzung von Reststoffen aus dem Weinbau oberste
Priorität. Energieerzeugung in Form von Biogas
oder Festbrennstoffen mit Rohstoffen aus der
Region zur Nutzung in der Region wird angesichts steigender Preise für fossile Energie für
Herrn Pollatz und seine Mitarbeiter immer wich-
from the Technical University of Bingen, visited the China Agricultural University in
Beijing, and the Northwest Sci-Tech University
of Agriculture and Forestry, Shaanxi within the
framework of a German-Chinese collaboration
project, which has been running for over five
years.
IfA – the Institute for AgroEcology had its
most successful year concerning the number of
projects and its budget, and was able to further
develop its special knowledge and tools in all
working groups of the institute.
The Ecochemistry group, headed by Dr. Fent,
was particularly successful in research projects
with partners from industry, and was able to
further develop techniques for the realistic determination of sorption and degradation rate
constants, together with partners from Europe,
the USA and Japan.
New impulses for the group of Applied Site
Research, formerly headed by Dr. Stephan
Reuter, can be expected by Dr. Guido Velten,
an entomologist from the ETH Zurich, a highly
committed young scientist and the new head of
the group. The group was very successful again
this year with regard to its research on the sideeffects of pesticide spraying on non-target
plants. I would like to thank Dr. Reuter for his
excellent commitment lasting recent years.
The Environmental Information Systems
group, headed by Dr. Matthias Trapp, further
developed its tools of automated analysis of
satellite and aerial photos. Beside partners from
industry, who are interested in landscape analysis for the safe use of pesticides, co-operation
with communities and local authorities was
particularly established as an important research field. For example, new methods of
landscape planning were developed and the
consequences of new buildings on the quality
of arable land were calculated.
For the Material Flow Management group the
energetic use of organic waste from viticulture
was again the top priority. The use of energy as
either biogas or solid fuel using renewable energy sources from the region is becoming increasingly important to Thorsten Pollatz and
his co-workers in view of rising prices for gas
and oil. In cooperation with the Environmental
Information systems group, the feasibility of
new sites for energy production from organic
waste was investigated, enabling the best place
7
tiger. In Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe
Umweltinformationssysteme wurden in diesem
Jahr erstmals Machbarkeitsanalysen durchgeführt,
die eine optimale Standortwahl für die Energieproduktion aus organischen Reststoffen ermöglichen und insbesondere wirtschaftliche Berechnungen mit einbeziehen. In Bezug auf die Nutzung von Trester als Brennstoff wurde in diesem
Jahr der Startschuss für eine vom Ministerium für
Umwelt, Forsten und Verbraucherschutz, Rheinland-Pfalz finanzierte große Demonstrationsanlage auf dem Gelände der RLP AgroScience gegeben.
Herr Dr. Düker hat in diesem Jahr ein großes vom
Bundesministerium für Bildung und Forschung
finanziertes Projekt zur direkten Applikation von
Pflanzenschutzmitteln in das Xylem von Reben
beendet. In seiner Versuchsanlage werden Ertragsreben nun schon im vierten Jahr mit der von
ihm entwickelten Technik vor Krankheiten geschützt – für den Umweltschutz in Agrarlandschaften ist dies ein wegweisendes Projekt, das in
den nächsten Jahren weiter intensiv bearbeitet
werden wird.
Darüber hinaus unterstreicht die Vielzahl der
Präsentationen und Publikationen in 2007 die
herausragende Position der Institute in den Feldern der Pflanzenbiotechnologie und Agrarökologie.
Unser Dank gilt allen Partnern aus der Industrie,
öffentlichen Einrichtungen, Universitäten und
anderen Forschungseinrichtungen für das der RLP
AgroScience GmbH in zahlreichen Kooperationen bewiesene Vertrauen. Wir werden darin fortfahren, unser Know-how weiter auszubauen, um
den Herausforderungen der Zukunft gerecht zu
werden. Wir bedanken uns auch bei allen Mitarbeitern der RLP AgroScience GmbH für Ihre
engagierte Arbeit, ohne die der Erfolg unserer
Einrichtung nicht möglich wäre.
for such plants in the region to be found. Concerning the use of grape mark for solid fuel
production, the Rhineland-Palatinate Minister
of the Environment, Forests and Consumer
Protection, announced an extensive project,
funded by her ministry, to demonstrate the use
of this new solid fuel on the site of RLP AgroScience.
This year, Dr. Düker completed a large project
funded by the Federal Ministry of Education
and Science on the direct application of pesticides into the xylem of grape vine. In his experimental station, grape vines have already
been protected using this technique for the
fourth year running – a groundbreaking project
the environmental protection in areas of intensive agricultural use. Further intensive research
will be carried out in the coming years.
Neustadt/Weinstraße, im Mai 2008
Neustadt/Weinstraße, Mai 2008
Priv. Doz. Dr. Roland Kubiak
8
Moreover, the multitude of presentations given
and publications released in 2007 emphasises
the institutes’ prominent position in the fields
of plant biotechnology and agro-ecology.
We would like to extend our thanks to all our
partners from industry, public authorities, universities and other research facilities for the
confidence they have shown in the RLP AgroScience GmbH through contract work and
other forms of co-operation. We will continue
to expand our know-how to ensure such cooperation will continue and that we can meet
the challenge of future demands. We would
also like to thank all employees of RLP AgroScience GmbH for their dedicated work, which
contributed enormously to our success.
Prof. Dr. Gabriele Krczal
Inhaltsverzeichnis
Contents
Vorwort __________________________________________________________
Preface
5
Inhaltsverzeichnis __________________________________________________
Contents
9
Aufsichtsrat _______________________________________________________
Supervisory board
12
Wissenschaftlicher Beirat ____________________________________________
Scientific Advisory Council
13
Organigramm der RLP AgroScience GmbH ______________________________
Organigram of RLP AgroScience GmbH
15
RLP AgroScience GmbH in Zahlen ____________________________________
AgroScience Data
16
Berichte von AlPlanta (Institut für Pflanzenforschung) _____________ 18
Reports of AlPlanta (Institute for Plant Research)
Epigenetics: Viroid Diagnose und Resistenz gegen das “potato spindle tuber
viroid” (PSTVd) ___________________________________________________
Epigenetics: Viroid diagnosis and resistance to potato spindle tuber viroid
(PSTVd)
19
Genomics: Abiotischer Stress und differentielle Genexpression ______________
Genomics: Abiotic stress and differential gene expression
23
Molekulare Marker: Identifizierung, Entwicklung und Anwendung von molekularen Markern für die Sortenidentifizierung von Unterlagssorten im Weinbau _____
Molecular Markers: Identification, development and application of molecular
markers for grapevine (Vitis spp.) rootstock varieties
27
9
Molekulare Pflanzenzüchtung: Entwicklung von Scharka-resistenten
Pflaumenunterlagen mittels Gentechnik _________________________________
Molecular Plant Breeding: Development of Sharka-resistant plum rootstocks via
genetic engineering
31
Obstkrankheiten: Etablierung eines Warndienstes zur Bekämpfung der
Apfeltriebsucht ____________________________________________________
Fruit Crop Diseases: Establishment of an alert system for the control of apple
proliferation
35
Proteomics: Expression, Lokalisierung, Funktion und Interaktion von Proteinen _
Proteomics: Expression, Localisation, Function and Interaction of Proteins
39
Reben-Biotechnologie _______________________________________________
Grapevine Biotechnology
43
Virologie: Molekulare Charakterisierung und Nachweis von Pflanzenviren _____
Virology: Molecular characterisation and detection of plant viruses
47
Berichte des Instituts für Agrarökologie (IfA) ____________________ 52
Reports of Institute for Agroecology (IfA)
Angewandte Standortökologie: Erfassung von Mauereidechsen am Haardtrand __
Applied Soil and Plant Ecology: Monitoring of the Common Wall Lizard in the
Haardtrand region
53
Innovative Pflanzenschutzsysteme: Behandlung von Solitärbäumen mittels
Stamminjektion ____________________________________________________
Innovative Plant Protecting Systems: Treating solitary trees by means of trunk
injection
57
Ökologische Chemie: Nationales Expositions- und Bioakkumulationsmonitoring
mit einem Fungizid _________________________________________________
EcoChemistry: National Exposure- and Bioaccumulation monitoring with a
fungicide
61
Betriebliches Stoffstrommanagement: Energie aus Biomasse – Machbarkeit,
Infrastruktur und Wirtschaftlichkeit ____________________________________
Applied Materials Flow Management: Biomass energy – feasibility,
infrastructure and cost-effectiveness
65
10
Umweltinformationssysteme: GIS-basierte Modellierung von Kleinklimafaktoren
Environmental Information Systems: GIS-based modelling of microclimate
factors
69
Publikationen AlPlanta – Institut für Pflanzenzüchtung _____________________
Publications AlPlanta – Institute for Plant Research
73
Publikationen IfA – Institut für Agrarökologie ____________________________
Publications IfA – Institute for Agroecology
79
11
Aufsichtsrat
Supervisory board
Der Aufsichtsrat besteht aus Mitgliedern des
Ministeriums für Wirtschaft, Verkehr,
Landwirtschaft und Weinbau, RheinlandPfalz, je einem Vertreter des Ministeriums
für
Finanzen,
Rheinland-Pfalz,
des
Ministeriums für Bildung, Wissenschaft,
Jugend und Kultur, Rheinland-Pfalz und des
Ministeriums für Umwelt, Forsten und
Verbraucherschutz, Rheinland-Pfalz sowie
zwei Vertretern nicht-staatlicher Organisationen. Der Aufsichtsrat tagte in 2007
dreimal.
The Supervisory Board is made up of representatives from the Rhineland-Palatinate
Ministry of Economy, Traffic, Agriculture
and Viticulture, one member of the
Rhineland-Palatine Ministry of Finance, one
of the Rhineland-Palatine Ministry of
education, science, youth and culture and one
of the Rhineland-Palatine Ministry of
environment,
forestry
and
consumer
protection. Two representatives came from
non-state organisations. The Supervisory
Board met three times in 2007.
Aufsichtsratsvorsitzender
Herr Staatssekretär Prof. Dr. Siegfried Englert
Ministerium für Wirtschaft, Verkehr, Landwirtschaft und Weinbau
Herr Ltd. Ministerialrat Dr. Günter Hoos
Herr Ministerialrat Richard Ortseifer
Herr Oberregierungsrat Reinhold Bott
Ministerium der Finanzen
Frau Ltd. Ministerialrätin Brigitte Klempt (kooptiertes AR-Mitglied)
Ministerium für Bildung, Wissenschaft, Jugend und Kultur
Herr Ministerialrat Prof. Dr. Karl Keilen (kooptiertes AR-Mitglied)
Ministerium für Umwelt, Forsten und Verbraucherschutz
Herr Dr. Jürgen Schweden
Senior Vice President
Research & Development , BASF Plant Science
Herr Hauptgeschäftsführer Franz Schatt
Bauern- und Winzerverband Rheinland-Pfalz Süd
12
Wissenschaftlicher Beirat
Scientific Advisory Council
Der wissenschaftliche Beirat der RLP
AgroScience GmbH berät die Geschäftsführung
und den Aufsichtsrat in wirtschaftlichen und
wissenschaftlichen Fragen. Die Amtszeit der
Mitglieder des Beirates beträgt zwei Jahre. Eine
erneute Ernennung ist möglich.
The Scientific Advisory Council of RLP
AgroScience GmbH advises the management
and the supervisory board in economic and
scientific matters. Its term of office is two
years. A second nomination is possible.
Prof. Dr. K.-D. Jany (Head)
Dr. F. Dechet
Industrieverband Agrar
Dr. R. Gent
Deutsche Industrievereinigung Biotechnologie
Frau G. Harring
Fachgruppe Jungpflanzen beim Zentralverband Gartenbau
Prof. Dr. P. Heck
Fachhochschule Trier-Birkenfeld, Institut für Stoffmanagement
Prof. Dr. K.-D. Jany
Bundesanstalt für Ernährung und Lebensmittel, Molekularbiologisches Zentrum
Dr. A. Feldhoff
InnovaPlant GmbH & Co. KG
Herr H. Klöppel
Bauern- und Winzerverband Rheinland-Nassau e.V.
Dr. H.-P. Lorenz
Dienstleistungszentrum Ländlicher Raum Rheinpfalz
Prof. Dr. J.-P. Nap (ausgeschieden im September 2007)
Institute for Life Science & Technology, Bioinformatics Expertise Center, Hanze University Groningen
Dr. W. Reinert
European Commission, Directorate Generale Health & Consumer Protection
Prof. Dr. G. Rufa
Fachhochschule Mannheim, Studiengang Biotechnologie
Prof. Dr. E. Schmidt
Johannes-Gutenberg Universität Mainz, Institut für Molekulargenetik, gentechnologische Sicherheitsforschung und Beratung
Prof. Dr. R. Schulz
Universität Koblenz-Landau, Campus Landau Umweltwissenschaften
Prof. Dr. F. Wiesler
Landwirtschaftliche Untersuchungs- und Forschungsanstalt (LUFA)
13
Der wissenschaftliche Beirat tagte in 2007
einmal.
14
The Scientific Advisory Council met one
time in 2007.
Organigramm der RLP AgroScience GmbH
Organigram of RLP AgroScience GmbH
Geschäftsführung
Management
Prof. Dr. Krczal, Priv. Doz. Dr. Kubiak
Institutsleitung
Management of Institute AlPlanta
Prof. Dr. G. Krczal
Verwaltung & Personal
Administration & Staff
Th. Albert
Institutsleitung
Management of Institute IfA
Priv. Doz. Dr. R. Kubiak
Epigenetics
Epigenetics
Dr. habil. M. Wassenegger
Angewandte Standortökologie
Applied Soil and Plant
Ecology
Dr. G. Velten
Genomics
Genomics
Dr. M. Höfer
Innovative Pflanzenschutzsysteme
Innovative Plant Protection
Systems
Dr. A. Düker
Molekulare Pflanzenzüchtung
Molecular Plant Breeding
Dr. M. Wallbraun
Ökochemie
Ecological Chemistry
Dr. G. Fent
Obstkrankheiten
Fruit Crop Diseases
Dr. W. Jarausch
Stoffstrommanagement
Applied Materials Flow
Management
Th. Pollatz
Proteomics
Proteomics
Dr. K. Boonrod
Umweltinformationssysteme
Environmental Information Sytems
Dr. M. Trapp
Rebenbiotechnologie
Dr. habil. G.M. Reustle
Umwelt- und Verbraucherschutz
Environment and Consumer
Protection
NN
Virologie
Virology
Dr. Th. Wetzel
15
AgroScience in Zahlen
AgroScience Data
Haushalt
Budget
Der Gesamthaushalt der RLP AgroScience
GmbH betrug in 2007 4,0 Mio. €. Davon
entfielen 2,3 Mio. € auf Betriebshaushalt
und Planstellen und 1,8 Mio. € auf
Einnahmen aus Drittmitteln.
The overall budget of RLP AgroScience
GmbH amounted to € 4,0 million on 2007.
Of this, € 2,3 million was allocated to
operational expenditure and permanent staff,
€ 1,8 million was due to proceeds from
third-party funds.
Zusätzlich standen in 2007 0,5 Mio. € für
Neuinvestitionen zur Verfügung.
In addition, € 0,5 million were available in
2007 for new investment.
Gesamthaushalt 2007 in Mio €
2500
2,3
1,8
2000
1500
Staff
1000
0,5
500
0
Grundförderung
Drittmittel
Investitionen
Personal
Im Jahresdurchschnitt 2007 waren in der
RLP AgroScience GmbH mit den Instituten
AlPlanta und Agrarökologie insgesamt 68
Personen angestellt (ohne Praktikanten /
Aushilfen).
16
In yearly average 2007, a total of 68 persons
were employed at RLP AgroScience GmbH
with
the
Institutes
AlPlanta
and
Agrarökologie (except Trainees).
Directors
2
Engineers
8
Scientists
24
Technicians
23
PhD students
5
Administration / Infrastructure
6
Geschäftsführer
2
Ingenieure
8
Wissenschaftliche Mitarbeiter
24
Technische Mitarbeiter
23
Doktoranden
5
Verwaltung / Infrastruktur
6
Contact
Thomas Albert
Tel.: +49 (0)6321 / 671 – 1310
Mitarbeiter 2007
thomas.albert@agroscience.rlp.de
Geschäftsführung 2
Verwaltung /
Infrastruktur 6
Kontakt
Ingenieure 8
Doktoranden 5
Wissenschaftliche
Mitarbeiter 24
Technische Mitarbeiter 23
17
Berichte von AlPlanta
- Institut für Pflanzenforschung
Reports of AlPlanta
- Institute for Plant Research
AlPlanta – Institut für Pflanzenzüchtung
AlPlanta – Institute for Plant Research
Epigenetics
Epigenetics
Viroid-Diagnose und Resistenz gegen das “potato spindle tuber viroid” (PSTVd)
Viroid diagnosis and resistance to potato spindle tuber viroid (PSTVd)
Einleitung
Introduction
Viroide bestehen aus „nackten“, 250-400
Nukleotid langen, zirkulär geschlossenen
Einzelstrang-RNA-Molekülen. Sie kodieren
nicht für Proteine, infizieren ausschließlich
Pflanzen und vermehren sich mittels eines
RNA/RNA Mechanismus im Zellkern
(Pospiviroidae) bzw. in den Chloroplasten (Avsunviroidae). Pospiviroidae
haben ein weites Wirtsspektrum, das sowohl
Nutz- als auch Zierpflanzen einschließt.
Viroids are non-encapsidated, singlestranded (ss), 250-400 nucleotides (nt) long
circular RNA molecules that do not encode
proteins. They exclusively infect plants and
autonomously replicate via the RNA/RNA
pathway in nuclei (Pospiviroidae) and
chloroplasts (Avsunviroidae), respectively.
Pospiviroidae have a wide host range
including crop and ornamental plants. The
family member of the Pospiviroidae is the
potato spindle tuber viroid (PSTVd) of
which more than 130 variants have been
isolated.
At least in Europe, the USA and Australia,
PSTVd has been classified as a quarantine
pathogen. Infection of potato and tomato
plants can lead to massive crop losses. Since
the end of the year 2006, an epidemical
outbreak of PSTVd in the ornamental plants,
Solanum jasminoides, Solanum rantonnetii,
and Brugmansia spp. has been diagnosed in
the Netherlands, Germany and Italy. In
contrast to tomato and potato, PSTVd
infection of the above ornamental plant
species does not lead to visible disease
symptoms. Unfortunately, infected plants
were already widely distributed throughout
Europe before viroid detection. Since
transmission onto crop plants can not be
ruled out and PSTVd resistant tomato and
potato plants were not available strong
restrictions for the production and
distribution of ornamental PSTVd host plant
species were decided. These restrictions are
still causing severe problems for European
plant producers attracting notice to the
requirement of PSTVd resistant crop plants.
Abb. 1: Solanum jasminoides
Fig. 1: Solanum jasminoides
Die Familie der Pospiviroidae wird durch
das Potato Spindle Tuber Viroid (PSTVd)
repräsentiert, von dem bisher mehr als 130
Varianten isoliert wurden.
In Europa, USA und Australien gilt PSTVd
als Quarantäneschaderreger. Infektion mit
dem
Viroid
können
zu
massiven
Ertragsausfällen bei Kartoffel und Tomate
führen. Seit Ende 2006 wurde ein
epidemisches Auftreten von PSTVd in
Zierpflanzen, darunter Solanum jasminoides,
Solanum rantonnetii und Brugmansia spp. in
den Niederlanden, Deutschland und Italien
beobachtet. Im Gegensatz zu Tomate und
Kartoffel, führen PSTVd Infektion bei den
Viroid diagnosis
The Epigenetics group has an outstanding
expertise in viroid research, including viroid
19
im vorausgehenden genannten Zierpflanzenarten nicht zu sichtbaren Krankheitssymptomen. Unglücklicherweise waren
infizierte Zierpflanzen in weiten Gebieten
Europas verbreitet, bevor mit der ViroidTestung begonnen wurde. Da eine ViroidÜbertragung
von
Zierpflanzen
auf
Nutzpflanzen nicht ausgeschlossen werden
kann und PSTVd-resistente Tomaten- oder
Kartoffeln dem Markt nicht zur Verfügung
stehen, wurden strenge Einschränkungen für
die Produktion und den Handel von ZierWirtspflanzen von PSTVd angeordnet.
Diese Restriktionen führen zu erheblichen
Problemen
für
europäische
(Zier-)
Pflanzenproduzenten und Bemühungen,
PSTVd-resistente Nutzpflanzen zu erzeugen
erscheinen daher sinnvoll.
Viroid Diagnose
Die Epigenetics Arbeitsgruppe verfügt über
außerordentliche Expertise im Bereich
Viroidforschung, einschließlich ViroidDiagnose. Im Jahr 2007 wurde unser Labor
für die Viroid-Diagnose zertifiziert. Seitdem
wurden etwa 200 Pflanzenproben von
Pflanzenproduzenten und verschiedenen
Pflanzenschutzdienst geliefert, die wir auf
die Präsenz von 10 verschiedenen ViroidArten hin untersucht haben. Im Rahmen
dieses Monitoring-Projekts haben wir
erstmals citrus exocortis viroid- (CEVd)
und tomato apical stunt viroid- (TASVd)
in S. jasminoides (Abb. 1) entdeckt [1].
Potato
spindle
tuber
viroid
resistente
Tomatenpflanzen
RNAi-basierte Strategien zur Etablierung
von Virusresistenz bei Pflanzen haben
bereits in zahlreichen Fällen zum Erfolg
geführt [2]. In den meisten Fällen erfolgte
die Expression eines Palindrom (Inverted
Repeat (IR)) oder Haarnadel (Hairpin)
Genkonstrukts mit Sequenzhomologien zum
betreffenden Virus. RNA Hairpins, die von
einem IR Konstrukt transkribiert werden,
werden in Pflanzen durch Dicer-ähnliche
20
diagnosis. In 2007, our laboratory was
certified as a viroid diagnosis laboratory.
Since that time about 200 plant samples
provided by plant producers and Plant
Health Services were analyzed for the
presence of 10 different viroids. In the frame
of our viroid monitoring project, we
detected for the first time citrus exocortis
viroid- (CEVd) and tomato apical stunt
viroid- (TASVd) infected S. jasminoides
(Fig. 1) plants, respectively [1].
Potato
spindle
resistant tomato
tuber
viroid
RNAi-based strategies have been applied to
establish resistance to numerous viruses in
plants [2]. Most of the work involved the
expression of inverted repeat (IR) gene or
RNA hairpin constructs sharing homology
with the infecting viruses. In plants, RNA
hairpins that are transcribed from IR gene
constructs are efficiently processed into
short interfering RNAs (siRNAs) by dicerlike (DCL) proteins. The siRNAs are loaded
onto the RNA-induced silencing complex
(RISC) containing Argonaute 1 (AGO1).
After release of the passenger strands, the
guide strands are targeting the virus genome.
The AGO1 slicer activity finally results in
cleavage and inactivation of the virus RNA
rendering the plant resistant to the virus (see
also RNA-mediated gene silencing, annual
report 2005).
In plants, virus and viroid infections activate
the RNAi-mediated defence mechanism that
involves the accumulation of siRNAs
corresponding to the infecting pathogen.
However, these siRNAs apparently lack the
potential to fully inactivate the pathogen
genomes. Despite of the presence of high
concentrations of potentially functional
siRNAs,
viruses
and
viroids
can
systemically infect their host. Most viruses
encode silencing suppressor proteins that
combat the plant defence system
(www.agroscience.de/engl/projekte/epi_proj
ekt3.html). By contrast, viroids do not
encode any protein and recent data
demonstrated that the PSTVd itself did not
function as an RNA silencing suppressor. It
was assumed that the highly-ordered
structure of the viroid RNA had an effect on
(DCL) Proteine effizient in short interfering
RNAs (siRNAs) prozessiert. Die siRNAs
werden auf den RNA-induzierten Silencing
Komplex (RISC) geladen, der Argonaute 1
(AGO1) enthält. Nach Freisetzen des
Passagier- (Passenger) Strangs ist das Virusgenom Ziel des Führungs- (Guide) Strangs.
Die Slice Aktivität von AGO1 resultiert
letztendlich in der Spaltung und Inaktivierung der viralen RNA und führt in
Konsequenz zu einer Virusresistenz der
betreffenden Pflanze. (siehe auch RNAvermitteltes Gene Silencing, Jahresbericht
2005).
In Pflanzen aktivieren Virus- und
Viroidinfektionen einen RNAi-vermittelten
Abwehrmechanismus, der die Anreicherung
von siRNAs mit Sequenzhomologien zum
infizierenden Pathogen beinhaltet. Diese
siRNAs sind offensichtlich jedoch nicht in
der Lage, die Pathogengenome komplett zu
inaktivieren. Trotz großer Mengen potentiell
funktionsfähiger siRNAs können Viren und
Viroide ihre Wirte systemisch infizieren.
Die meisten Viren kodieren für Proteine, die
das Silencing unterdrücken können und das
Abwehrsystem der Pflanze außer Kraft
setzen
können
(www.agroscience.de/engl/projekte/epi_proj
ekt3.html). Dagegen kodiert die ViroidRNA nicht für Proteine und neuere Daten
zeigen, dass PSTVd selbst das Silencing
nicht unterdrücken kann. Es wurde daher
vermutet, dass die hoch geordnete räumliche
Struktur von Viroid RNA die Zugänglichkeit für die RNAi Maschinerie einschränkt.
Trotz dieser Vermutung stellten wir eine
Tomate mit einem PSTVd Hairpin
Konstrukt her und konnten zum ersten Mal
zeigen, dass PSTVd RNA für RNAivermittelten Abbau zugänglich ist. [3]. Nach
mechanischer Inokulation mit hohen
Konzentrationen
von
PSTVd
RNA,
identifizierten wir PSTVd-infizierte und
viroidfreie transgene Tomatenlinien. (Abb.
2). Linien, die sich nach Infektion als
resistent erwiesen, reicherten schon vor der
Infektion höhere Mengen an siRNAs an, als
anfällige Linien.
the accessibility of the RNAi machinery to
the viroid RNA. However, we applied the
RNAi technology to tomato using a PSTVd
RNA hairpin construct and could show for
the first time that PSTVd RNA is
susceptible to RNAi-mediated degradation
[3]. Subsequently to mechanical inoculation
with high concentrations of PSTVd RNA we
identified PSTVd-infected and viroid-free
transgenic tomato lines (Fig. 2). Prior to
challenging with PSTVd, transgenic lines
that turned out to be PSTVd resistant
accumulated higher levels of siRNAs than
susceptible lines did.
Abb. 2: PSTVd-infizierte (links) und
viroidfreie (rechts) Tomate
Fig. 2: PSTVd-infected (left) and viroid-free
(right) tomato
Kontakt
Contact
Dr. habil. Michael Wassenegger
Tel.: +49 (0)6321 / 671 – 1330
michael.wassenegger@agroscience.rlp.de
1) Verhoeven J.Th.J., Jansen C.C.C., Roenhorst
J.W., Steyer S., Schwind N. and Wassenegger
M. (2008) First report of Solanum jasminoides
21
infected by Citrus exocortis viroid in Germany
and the Netherlands and by Tomato apical stunt
viroid in Belgium and Germany. Plant Disease,
in press.
2) Prins M., Laimer M., Noris E., Schubert J.,
Wassenegger M. and Tepfer M. (2007)
Strategies for antiviral resistance in transgenic
plants. Mol. Plant Pathol. 9: 73-83.
3) Schwind N., Zwiebel M., Itaya A., Ding B.,
Wang M.-B., Krczal G. and Wassenegger M.
(2008) RNAi-mediated resistance to Potato
spindle tuber viroid in transgenic tomato
expressing the viroid hairpin DNA construct.
Submitted to Mol. Plant-Mircrobe Interactions.
22
AlPlanta – Institut für Pflanzenforschung
Genomics
Genomics
Abiotischer Stress und differentielle Genexpression
Abiotic stress and differential gene expression
Einleitung
Introduction
Es ist notwendig, den negativen Effekten der
Klimaänderung, die u. a. zu zunehmender
Dürre und Versalzung von landwirtschaftlichen Flächen führen, entgegenzuwirken. In
Tunesien beträgt die Fläche, die aufgrund
von Bewässerung und Einsatz von
Düngemitteln zunehmend versalzt, etwa 2
Millionen Hektar; das entspricht etwa 30%
des landwirtschaftlich nutzbaren Gebietes.
Die davon bedrohten Tafeltrauben und
Weinreben nehmen in der tunesischen
Landwirtschaft und einigen mediterranen
Ländern eine besondere Stellung ein. Diese
holzige, mehrjährige Pflanze wurde über
Jahrhunderte mittels klonaler Selektion
vermehrt. Gut etablierte, aber empfindliche
Rebsorten sind in hohem Maße heterozygot
und konventionelle Züchtungsprogramme
können daher in übersehbaren Zeiträumen
kaum Erfolge bringen. Daher ist es von
besonderer
Bedeutung,
schnellere
biotechnologische Werkzeuge zu nutzen.
Mit Hilfe gentechnologischer Verfahren
könnten sorgfältig ausgewählte Gene/Allele,
die abiotische Stresstoleranz vermitteln, in
Eliterebsorten übertragen werden. Derzeit
mangelt es insbesondere an Sorten mit
Toleranzen gegen abiotischen Stress. In
Tunesien existieren jedoch autochthone
Rebsorten von geringem wirtschaftlichen
Interesse, die eine erhöhte osmotische
Toleranz und Anpassungsreaktionen an
Stressbedingungen zeigen und die deutlich
höhere Salzkonzentrationen tolerieren als
Elitesorten.
Vorausgesetzt
die
Eigenschaft
der
Salztoleranz wird durch differentiell
exprimierte Gene, induziert durch Salzstress,
herbeigeführt, bieten diese toleranten Sorten
die
Möglichkeit,
die
molekularen
Mechanismen der Salztoleranz in Vitis
There is an urgent need to counteract the
negative long-term effects of the climate
changes leading to increasing drought and
salinisation of the arable land. In Tunisia,
soils affected by salinity, which is caused by
intensive irrigation as well as use of
fertilizers, count for approx. 2 million ha,
representing about 30% of the arable land.
Table grape and grapevine threatened by
salinity occupies a privileged position in
Tunisian agriculture, as well as in several
Mediterranean countries. This woody
perennial plant has been propagated by
means of clonal selection for centuries.
Well-established but very susceptible
varieties are highly heterozygous and
traditional breeding programmes cannot
achieve advancement within a reasonable
period of time. It is therefore of prime
importance to take advantage of faster
biotechnological tools. In particular by
means of the "genetically modified
organism" approach, carefully selected
genes/alleles which confer abiotic stress
tolerance could be introduced into elite
grapevine varieties. Currently, there is a lack
of grapevine varieties in particular that are
tolerant against abiotic stresses. However, in
Tunisia autochthonous varieties of low
economic interest exist which exhibit
enhanced osmotic tolerance and adaptive
responses to stress conditions and which can
tolerate much higher salt concentration than
elite varieties.
Provided that the tolerance trait is based
upon specific differentially expressed genes
which are induced by salt stress, those
varieties provide an opportunity to
characterise the molecular mechanism
underlying the phenotypic salt tolerance in
grapevine and to use them as an important
23
vinifera zu charakterisieren und als Quelle
für neue Toleranz-vermittelnde Gene zu
verwerten.
Candidate cDNA related to salt
stress response
Muscat d‘italy
Asli
Syrah
Kahli
Razegui
Galb Sardouk
Abb.1: Von links oben nach rechts unten:
Sorten mit abnehmender Salz- bzw.
Trockentoleranz.
Fig. 1: From top left to bottom right: varieties
with decreasing salt and drought tolerance,
respectively
Eine Kandidaten cDNA mit Bezug
zu einer Salzstress Reaktion
Aus der ersten Sichtung einer SSH
Bibliothek, erstellt aus der toleranten Sorte
Razegui, wurde ein cDNA Fragment,
kodierend
für
ein
sogenanntes
Samenwasseraufnahme-Protein (SIP1), das
bei Razegui im Vergleich zu der anfälligen
Sorte Syrah eine hohe Expression unter
moderaten Salzstresskonditionen zeigt.
Sequenzabgleiche zeigten eine 88%ige
Homologie (und 79%ige Identität) mit
Alpha Galaktosidase von Cucumis melo und
hohe
Ähnlichkeit
zu
SamenWasseraufnahme Proteinen von anderen
Pflanzenarten., die eine Raffinose Synthase
katalytische Domäne enthalten. Raffinose
Synthase katalysiert die Biosynthese von
Raffinose aus Galaktinol und Saccharose.
Oligosaccharide aus der Raffinose Familie
fungieren vermutlich als osmotischer Schutz
im Rahmen abiotischer Stresstoleranz.
Die vorliegenden Daten lassen vermuten,
dass VvSIP1 in die Abwehr von abiotischen
Stress bei Razegui involviert ist.
Insgesamt wurden zwei SSH Bibliotheken
aus Material erstellt, das für 6 bzw. 24
From a first screening of a SSH library,
derived from the tolerant Razegui variety a
cDNA fragment corresponding to an mRNA
for a seed imbibition protein (SIP1) was
isolated. It shows high expression levels
under moderate salt stress conditions in
Razegui compared to the sensitive variety
Syrah. Sequence alignment revealed 88%
homology (and 79% identity) with alpha
galactosidase from Cucumis melo and high
similarity to seed imbibition proteins from
other plant species which contain a raffinose
synthase catalytic domain. Raffinose
synthase catalyses the biosynthesis of
raffinose from galactinol and sucrose.
Raffinose family oligosaccharides are
supposed to function as osmoprotectans in
abiotic stress tolerance in plants.
The present data suggest that the VvSIP1
could be involved in the defence mechanism
against abiotic stress in Razegui.
VvSIP1-m RNA NaCl inducibility
10,0
Ratio [salt stress/control]
Grapevine phenotypic variability
Razegui
24
source for novel tolerance-mediating genes.
9,0
8,0
7,0
6,0
5,0
4,0
3,0
2,0
1,0
0,0
Ra 6&24 h
Sy 6&24 h
Abb. 2: Differentielle Expression des
Imbibition" Proteins in Razegui und
nach Salzstress
Fig. 2: Differential expression of the
imbibition" protein in Razegui and
induced by salt stress
"Seed
Syrah
"seed
Syrah
Two SSH library were prepared from
material exposed for 6 or 24 hours to the
maximum NaCl concentrations to detect
Stunden der maximalen NaCl Konzentration
ausgesetzt war, um frühe Ereignisse in der
Stressantwort zu erfassen. Kreuzvergleiche
zwischen den cDNA Pools aus der 24 h und
6 h Bibliothek, die gegeneinander
hybridisiert wurden, zeigten geringe
Überlappungen zwischen den beiden
Bibliotheken. Die Bibliotheken sind daher
als komplementär zu betrachten. Ein primäre
Sichtung von beiden Bibliotheken wurde
durchgeführt und ein Set von 848 möglichen
Kandidatengenen wurde identifiziert.
Die Klone wurden in ein nicht-redundantes
Set für die weitere Auswertung rearrangiert.
Dieses Set wird mittels reverser Northern
Blot
Hybridisierung
einem
zweiten
Screening unterworfen werden. Die cDNA
Fragmente aller Klone des nichtredundanten Sets wurden mittels KoloniePCR präpariert und in einer Agarose
Gelelektrophorese überprüft. Diese Klone
werden derzeit in Zusammenarbeit mit dem
Laboratory of Cell and Molecular Biology
(Prof. Dr. Jean-Marc Neuhaus, University of
Neuchâtel)
auf
Glass-Mikroarrays
aufgebracht. Die Klone sollen anschließend
vom Schweizerischen Team auf BABAinduzierte Resistenz gegen abiotischen
Stress und auf eine mögliche Beteiligung in
der
biotischen
Stressantwort
nach
Plasmopara viticola Infektion in Blättern
bei Rebe untersucht werden.
Die Validierung unserer nicht-redundanten
Klone hinsichtlich des Salzstresses mithilfe
von Mikroarrayhybridisierungen erfolgt in
Zusammenarbeit mit dem Labor für
Ecophysiologie et Génomique Fonctionnelle
de la Vigne (Prof. Dr. Serge Delrot, Institut
des Sciences de la Vigne et du Vin de
Bordeaux, INRA).
Echte Kandidaten cDNAs müssen in
Volllängenklone konvertiert werden und
weiteren Funktionsanalysen betreffend ihrer
vermuteten Wirkung unterworfen werden.
Wir werden daher transgene Tomatenpflanzen etablieren, die das oben
beschriebene Kandidatengen exprimieren.
Falls die transgenen Tomatenpflanzen eine
verbesserte Salztoleranz zeigen, werden wir
ebenfalls transgene Reben herstellen.
early events in stress response. Cross-checks
of pools of cDNAs derived from the 24-hour
library which were hybridized to the 6-hour
library, and vice versa, revealed that there is
little overlap between both libraries. Indeed,
they have to be regarded as complementary.
The primary screening of both libraries was
completed and a set of 848 putative
candidates was identified.
The clones have been rearranged into a
nonredundant set for further validation. This
set will be subjected to a secondary
screening
in
reverse
Northern
hybridisations. DNA inserts for all clones of
the non-redundant set have been prepared by
colony PCR and were checked by agarose
gel electrophoresis. These inserts are
currently being purified and spotted onto
glass slide microarrays in cooperation with
the Laboratory of Cell and Molecular
Biology (Prof. Dr. Jean-Marc Neuhaus,
University of Neuchâtel). The Swiss group
will test our SSH-derived clones for BABAprimed enhanced resistance against abiotic
stresses as well as for possible involvement
in biotic stress response to Plasmopara
viticola infection in leaves of grapevine.
Validation of our nonredundant set of clones
by expression profiling for salt stress will be
done in collaboration with the Laboratory of
Ecophysiologie et Génomique Fonctionnelle
de la Vigne (Prof. Dr. Serge Delrot,
Institut des Sciences de la Vigne et du Vin
de Bordeaux, INRA).
True candidate cDNAs need to be converted
into full-length clones and subjected to
further functional analyses, according to
their putative function. For this purpose, we
will establish transgenic tomato plants that
express the candidate gene described above.
If the transgenic tomato plants show
improved
salt
tolerance,
transgenic
grapevines will also be generated.
Roots as a source for candidate
cDNAs for abiotic stress tolerance
Roots are involved in the water and ion
uptake, and are hence the first organ to be
confronted by salt stress. Moreover, roots
are known to be very important in
25
Wurzeln als Quelle für Kandidaten
cDNAs für abiotische Stresstoleranz
Wurzeln sind an der Wasser- und
Ionenaufnahme beteiligt und daher die
ersten Pflanzenorgane, die mit Salzstress
konfrontiert werden. Darüber hinaus ist die
Bedeutung von Wurzeln für die Anpassung
an hohe Salzkonzentrationen bekannt. Daher
beabsichtigten wir, auch in Wurzelmaterial
der toleranten Sorte Razegui nach
differentiell exprimierten Genen zu suchen.
Ein erhebliches Problem ist in diesem
Zusammenhang der geringe RNA Gehalt in
Wurzelmaterial, der ungefähr 10fach
niedriger als in Blattmaterial ist. Es zeigte
sich, dass die RNA-Reinigungsmethode, die
wir für Blattmaterial verwendeten, mit
Wurzelmaterial aus Hydrokulturen nicht
angewandt werden kann. Daher wurde eine
neue Reinigungsmethode etabliert.
Zunächst wurde ein CTAB-basiertes
Protokoll
für
Wurzelmaterial,
in
Hydrokultur oder Perlite (Kontrolle)
gezogen, erstellt, das intakte RNA beider
Wurzelproben erbrachte. Nach Bestätigung
der RNA-Qualität aus dem optimierten
Protokoll mittels spektrophotometrischer
Analyse, Gelelektrophorese und Tests für
nachgeschaltete Untersuchungen (reverse
Transkription,
PCR),
wurde
das
Wurzelmaterial von Salzstressexperimenten
aus 2007 quantitativ aufgearbeitet und steht
nun für weitere Untersuchungen nach
differentiell exprimierten Genen nach der
Anwendung von Salzstress zur Verfügung.
adaptations to high salt concentrations. We
therefore intended to also search for
differentially expressed genes in root
material from the tolerant variety Razegui.
A major problem is the low content of RNA
in root material, which is approximately 10
times less than for leaves. As it had turned
out that the RNA isolation procedure used
for leaves could not be applied to root
material from hydroponic cultures, a new
purification method was established.
First, a CTAB-based isolation protocol for
root material from grapevine grown in
hydroponic culture and Perlite (as a control)
was established, which yielded intact RNA
from both kinds of root material. After
verifying the quality of the RNA obtained
from
the
up-scaled
protocol
by
spectrophotometric
analysis,
gel
electrophoresis and tests for the usability in
downstream
applications
(reverse
transcription, PCR), the root material from
salt stress experiments performed in 2007
was quantitatively processed and is now
available for further studies revealing
differentially expressed genes after the
application of salt stress.
Kontakt
Contact
Dr. Michael Höfer
Tel: +49 (0)6321 / 671 – 1332
michael.hoefer@agroscience.rlp.de
26
Molekulare Marker
Molecular Markers
Identifizierung, Entwicklung und Anwendung von molekularen Markern für die
Sortenidentifizierung von Unterlagssorten im Weinbau
Identification, development and application of molecular markers for grapevine
(Vitis spp.) rootstock varieties
Einleitung
Introduction
Ziel unserer Projekte sind die Entwicklung
und Anwendung von molekularen Markern,
für verschiedene Obst- und Zierpflanzensorten, aber auch für die in Rheinlandpfalz
wichtige Sonderkultur Wein.
Molekulare
Marker
werden
bereits
erfolgreich in der Charakterisierung und
Abschätzung genetischer Diversität innerhalb
und zwischen Spezies und Populationen
eingesetzt.
Multi-Locus
Fingerprinting
Methoden basierend auf PCR Techniken,
wurden bereits umfangreich genutzt, um die
Verwandtschaftsbeziehungen
zwischen
Sorten und Genotypen vieler verschiedener
Pflanzenarten zu untersuchen.
The aim of our projects is to develop and
apply molecular markers for fruit and
ornamental plant varieties, and grapevine,
which is an important culture in our region.
Molecular markers are already valuable tools
in the characterisation and evaluation of
genetic diversity within and between species
and populations. Multilocus fingerprinting
methods based on polymerase chain reaction
(PCR) have been extensively used to study
relationships between varieties and cultivars
of many different plant species.
In der Arbeitsgruppe werden verschiedenen
Markertechniken eingesetzt. Hierzu gehören
Mikrosatelitten oder Simple Sequence
Repeats (SSR), Amplified Fragment Length
Polymorphism (AFLP) und RAPD (random
amplified polymorphic DNA).
Ein Schwerpunkt liegt auf AFLP-Markern.
Sie bieten den Vorteil, dass für
unterschiedlichste Pflanzenarten schnell und
kostengünstig Marker zu etablieren sind.
Hierfür werden keine Sequenzinformationen
benötigt. Damit ist die AFLP-Technik eine
schnelle und zuverlässige Methode für die
Sortenidentifizierung und Bestimmung des
Verwandtschaftsgrades.
SSR Marker sind eine relativ neue Klasse
von DNA Markern, basierend auf kurzen
Strecken von wiederholten aufeinander
folgenden Sequenzmotiven, die gleichmäßig
über das ganze Genom von Eukaryoten
verteilt sind. Aufgrund der hohen Variation
in der Anzahl der Sequenzwiederholungen ist
Different marker techniques are used in our
working group. These techniques include
microsatellites or simple sequence repeats
(SSR),
amplified
fragment
length
polymorphism (AFLP) and RAPD (random
amplified polymorphic DNA).
One focus is on AFLP markers, since the
development of these markers does not
require
pre-existing
DNA
sequence
information. They are also fast and
inexpensive, providing a valuable tool for the
identification of varieties and the evaluation
of genetic diversity.
Microsatellites or (SSRs) are one class of
DNA markers of short runs of tandemly
repeated sequence motifs, evenly distributed
throughout eucaryotic genomes. Due to the
high rate of variation in the number of repeat
units, the polymorphism level shown by
SSRs is high. Furthermore, SSRs are easy to
analyse by means of PCR, using flanking
unique sequence primers. These features
make microsatellites suitable markers for
several applications in genetic analysis.
27
der durch SSRs erzeugte Polymorphismus
hoch. Darüber hinaus sind SSRs einfach mit
Hilfe von PCR zu analysieren, indem man
Primer nutzt, die homolog zu den die
Sequenzwiederholungen
flankierenden
Regionen sind. Alle diese Eigenschaften
machen Mikrosatelliten zu brauchbaren
Markern für verschiedene Anwendungen der
genetischen Analyse.
In der Pflanzenproduktion mit hohem
Durchsatz an neuen Sorten und großem
wirtschaftlichen
Interesse
an
der
Vermarktung, ist eine schnelle und
zuverlässige Methode für die Identifizierung
von Sorten ein nützliches Werkzeug. Der
Einsatz von molekularen Markern bietet für
diesen Zweck viele Vorteile und kann die
Methode der Wahl sein.
Abb.1: Unterlagsreben (Vitis ssp.)
Fig.1: Grapevine rootstock (Vitis ssp.)
Identifizierung von Unterlagssorten
der Rebe mit Hilfe von RAPD
Markern
Zielsetzung in unserem Projekt ist die
Anwendung von RAPD Markern für die
Identifizierung verschiedener Unterlagssorten
der Rebe.
Das moderne Weinmarketing und der Handel
mit Pflanzmaterial verlangen nach klaren
Kriterien für die Sortenechtheit der Reben.
Bezogen
auf
die
Unterlagen
sind
ampelographische
Merkmale
schwer
heranzuziehen, da nur der untere Teil der
Pflanze für die Veredelung durch die
Pfropfung erhalten bleibt. Nur an den
holzigen Stecklingen ist die Sorte nicht zu
erkennen. Dazu muss in aufwendigen
Versuchen im Gewächshaus jeder Steckling
zum Austreiben gebracht werden, um anhand
der Blätter und deren Merkmale die Sorte zu
bestimmen. Aus diesem Grund ist die
Entwicklung
einfacher
und
leicht
auszuwertenden molekularer Marker, die
unabhängig vom physiologischen Zustand
und von Umweltbedingungen sind, sehr
wichtig.
In den letzten Jahren wurde die Entwicklung
molekularer Marker als eine ergänzende oder
28
In plant production, where the turnover of
new varieties is very rapid and their trade is
of high economic interest, a quick and
reliable method for the identification of
varieties is a valuable tool. The use of
molecular markers for this purpose offers
many advantages and may well be the
method of choice.
Identification
of
grapevine
rootstock varieties using RAPD
markers
In this project we aimed to apply RAPD
markers to identify different grapevine
rootstock.
Modern wine marketing and the trade of
plant material requires clear criteria for
grapevine variety identification. Concerning
rootstocks, ampelographic criteria are hard to
apply, since only the basal part of the plants
remains once they have been used for
grafting. For this reason, the development
and application of molecular markers that are
independent of the physiological status and
environment, and which are also simple to
evaluate, are highly desirable.
In recent years, the development of molecular
Binova
125 AA
SO4
Binova
5BB
125 AA
alternative Methode zur ampelographischen
Begutachtung in den Weinbau eingeführt und
wird helfen die Sortenechtheit der Reben
weltweit zu klären.
Die RAPD Marker werden auf Grund der
einfach anzuwendenden Analysemethodik
eingesetzt, da hierzu keine große Menge an
genomischer
DNA
noch
teuere
Spezialausrüstung im Labor benötigt wird.
Für die Methode werden nur geringe DNA
Mengen, eine PCR Maschine und
Gelelektrophorese- Ausrüstung für die
Auftrennung und Dokumentation der DNA
Fragmente, benötigt.
Abb.2 : Spezifische RAPD-PCR Banden auf
einen Agarosegel im UV-Licht
Fig.2 : Specific RAPD-PCR bands on an
agarosegel under UV-light
Zuerst musste ein Protokoll für die Isolation
der DNA aus den Unterlagsreben etabliert
werden. Dies geschah in Anlehnung an das
Protokoll beschrieben bei Thomas et al.,
1993, was zu qualitativ hochwertiger
genomischer DNA sowohl aus Blättern als
auch aus holzigem Material führte.
Mit der RAPD PCR Methode bei der ein 10
Basen langer Zufallsprimer (T. Wolf et al.,
Australian Journal of Grape and Wine
Research, 1999) eingesetzt wird, konnten wir
die Unterlagssorten Kober 125 AA, Kober
5BB, SO4 and Binova (siehe Abb.2)
unterscheiden.
Börner,
eine
weitere
Unterlagssorte, kann mit dieser Methode
ebenfalls eindeutig identifiziert werden (nicht
in Abb.2 dargestellt). Die Untersuchungen
markers as a supplementary or alternative
method to ampelography, has entered
viticulture and will help identify grapevine
cultivars worldwide. Different strategies to
obtain molecular markers have already been
applied to rootstock varieties.
RAPD markers have been applied due to
their simplicity of analysis, since no large
amounts of genomic DNA or highly
specialised laboratory equipment are
required. For this method, only small
amounts of genomic DNA, PCR reaction
with a random primer and gel electrophoresis
equipment to visualise the DNA fragments
are needed.
We established a DNA isolation protocol for
rootstocks according to the protocol
described by Thomas et al., 1993, resulting in
high-quality DNA from leaf material and
woody material.
With a RAPD PCR reaction, using one
random decamer primer (T. Wolf et al.,
Australian Journal of Grape and Wine
Research, 1999), we were able to
differentiate the rootstocks Kober 125 AA,
Kober 5BB, SO4 and Binova (see Fig. 2). As
a further rootstock variety, we were able to
clearly identify “Börner” (not portrayed in
Fig. 2). This investigation is still in progress
at our laboratory. This method will be
extended to identify rootstock varieties with
root tip material from the vineyard.
Application of SSR and AFLP
markers for fruit and ornamental
plants
Our working group also focuses on the
application of molecular markers to issues
and problems in the field of fruit and
ornamental plants.
In the case of ornamental plants, we focus on
AFLP markers because their application does
not require pre-existing DNA sequence
information and is quick and inexpensive,
providing a valuable tool for the
identification of varieties and the evaluation
of genetic diversity.
We will apply these markers to evaluate the
29
werden zurzeit fortgeführt und auf die
Identifizierung der Unterlagssorten mit DNA
aus Wurzelmaterial ausgeweitet.
Anwendung von SSR und AFLP
Markern
bei
Obstund
Zierpflanzen
Weitere Schwerpunkte im Arbeitsbereich
Molekulare Marker sind die Anwendung bei
Fragestellungen aus dem Bereich der Obstund Zierpflanzen.
Bei Untersuchungen aus dem Bereich der
Zierpflanzen werden in den meisten Fällen
AFLP Marker eingesetzt, da hierzu keine
Kenntnis der DNA Sequenz notwendig ist.
Für Zierpflanzenbetriebe und Züchter
konnten hierbei wichtige Fragestellungen
geklärt werden:
i) handelt es sich bei einer Neuzüchtung um
eine neue eigene oder abgeleitete Sorte. ii)
Ermittlung
der
genetische
Distanz
(Verwandtschaftsgrad) zwischen den Sorten
mit Hilfe von AFLP.
iii) Aufklärung der Herkunft strittige Partien
im Handel mittles AFLP-Makrern. Damit
können möglicherweise illegal, d.h. ohne
Lizenz, vermehrt Pflanzen identifiziert
werden.
Im Bereich Obstgehölze, wurde im Auftrag
eines Züchter- und Vermehrungsbetriebes
mit Hilfe von SSR Markern geklärt, ob es
sich bei den Kirschunterlagssorten um
GiselA 5 oder GiselA 6 handelt. Wie bei den
Unterlagssorten der Rebe ist auch hier eine
ampelographische
Identifikation
sehr
zeitaufwendig und nicht immer eindeutig
möglich. Mit Hilfe der molekularen Markern
konnte die Sorte schnell und eindeutig
zugeordnet werden.
30
genetic diversity (or relatedness) in
commercially important cultivars as well as
in cultivars that are essential for breeding
purposes. This will help us plan breeding
programmes more efficiently and clarify
when a product of a crossing process can be
referred to as a new variety. Moreover, AFLP
markers allow us to test for varietal integrity
and to use them to protect trademarked
varieties.
Furthermore, we work in the field of fruit
trees, in particular with the cherry rootstock
varieties GiselA 5 and GiselA 6. Here we
were able to clarify the identity of propagated
cuttings with SSR markers for a breeding
company. The same problem existed as with
the varieties of grapevine rootstocks, in that
assessment with ampelographic criteria is
very time-consuming and does not always
give clear results. With the help of molecular
markers, we were able to identify the
rootstock variety quickly and clearly.
Kontakt
Contact
Dr. Sandra Lang
Tel.: +49 (0)6321 / 671 – 1335
sandra.lang@agroscience.rlp.de
Molekulare Pflanzenzüchtung
Molecular Plant Breeding
Entwicklung von Scharka-resistenten Pflaumenunterlagen mittels Gentechnik
Development of Sharka-resistant plum rootstocks via genetic engineering
Einleitung
Introduction
Die AG Molekulare Pflanzenzüchtung
beschäftigt sich auf molekularbiologischer
Ebene mit anwendungsorientierten Aspekten
zur züchterischen Verbesserung von
Kulturpflanzen. Innerhalb von AlPlanta –
Institut für Pflanzenforschung engagiert sich
die Arbeitsgruppe verstärkt in den Forschungsschwerpunkten ‚Obstkrankheiten’
und ‚Epigenetik’. Neue Entwicklungsansätze werden sowohl an Modellpflanzen
als auch an Kulturarten getestet. Im Rahmen
des aktuellen Jahresberichtes wird das
Projekt
„Entwicklung
von
Scharkaresistenten Pflaumenunterlagen mittels
gentechnischer Methoden vorgestellt.
The Molecular Plant Breeding group deals
with application-oriented aspects of crop
improvement at the molecular biological
level. At AlPlanta - Institute for Plant
Research, the group engages in the main
research area of ‘Fruit Crop Diseases' and
‘Epigenetics'. New strategies are being
tested on both model plants and crops.
Die Scharka-Krankheit
Das Scharka oder Plum Pox Virus (PPV)
verursacht
eine
der
wirtschaftlich
wichtigsten Erkrankungen im Steinobst,
besonders betroffen sind Aprikose, Pfirsich
und Pflaume. Bei infizierten Bäumen kommt
es zu Fruchtfall vor der Ernte und zu
deutlich reduzierter Fruchtqualität, so dass
die Früchte nicht mehr vermarktungsfähig
sind.
Die Scharka-Krankheit wurde erstmals 1917
bei Pflaume und 1933 bei Aprikose in
Bulgarien beschrieben. Danach verbreitete
sich das Virus in weiten Teilen des
Europäischen Kontinents und des nahen und
mittleren Ostens. In Europa sind der
Scharka-Krankheit auf diese Art und Weise
mehr als 100 Millionen Steinobstbäume zum
Opfer gefallen. Inzwischen wurde PPV auch
in Nordamerika, Kanada, Südamerika und
Indien gefunden. Aufgrund der verursachten
Schäden und der nur unzureichend
möglichen Bekämpfung hat PPV in Europa
und
in
allen
anderen
wichtigen
Steinobstanbaugebieten weltweit (Nord- und
The Sharka disease
The Sharka or Plum Pox Virus (PPV) causes
one of the most economically important
diseases in stone fruit, including apricot,
peach and plum. Plum pox can cause fruit to
be unmarketable and can decrease the yield
of infected trees. The disease was first
described in Bulgaria on plum in 1917 and
on apricot in 1933. Since then, Sharka has
spread to a large part of the European
continent, the Mediterranean and the Middle
East. In Europe, more than 100 million stone
fruit trees are infected. Meanwhile PPV has
also been detected in North America,
Canada, South America and India.
Abb. 1: Scharka-Smptome auf Pflaume
Fig. 1: Sharka symptoms on plum
31
Südamerika, Südafrika, Australien etc.) den
Status eines A2 Quarantäne-Schaderregers.
Abb. 2: Frühzeitiger Fruchtfall verursacht
durch Scharka-Befall
Fig. 2: Premature fruit drop caused by
Sharka
Es existieren verschiedene Isolate des PPV,
die sich in ihren biologischen und
epidemiologischen
Eigenschaften
wie
Aggressivität,
Symptomatologie
und
Blattlausübertragbarkeit deutlich unterscheiden. Die wichtigsten Stämme sind die
D- und M-Stämme, die man serologisch und
molekular gut unterscheiden kann. Der
aggressivere PPV-M-Stamm, der bisher
besonders im osteuropäischen Raum
verbreitet
war,
wurde
auch
in
südwestdeutschen Steinobstanbaugebieten
gefunden. In den letzten Jahren wurde ein
vermehrtes
Auftreten
rekombinanter
Stämme aus M- und D-Stamm in Osteuropa
festgestellt. Diese rekombinanten Stämme
erwiesen sich als sehr virulent, verhalten
sich serologisch aber wie ein weniger
virulenter D-Stamm.
Scharka-Resistenz-Strategien
Schon seit Jahrzehnten gibt es auf
internationaler
Ebene
Bemühungen,
tolerante Pflaumen- und Zwetschensorten zu
finden bzw. auf klassischem Wege zu
züchten, die auf eine Infektion mit dem
Plum Pox Virus nur mit schwachen
Fruchtsymptomen reagieren oder überhaupt
keine derartigen Symptome entwickeln.
Erst Ende der 90er Jahre konnte mit der
Sorte ‚Jojo’ die weltweit erste wirklich
Scharka-resistente Sorte präsentiert werden.
32
Due to the damage caused and the
inadequate control and prevention measures,
PPV has been given the status of an A2
quarantine pathogen in Europe and all other
major stone fruit-growing areas of the world
(North and South America, South Africa,
Australia, etc.).
Several different isolates of the PPV exist to
date, which differ significantly in their
biological
and
epidemiological
characteristics, such as aggressiveness,
symptomatology and aphid transmissibility.
D and M strains are the main strains of PPV,
which differ serologically and molecularly.
The aggressive PPV M-strain, which is
particularly widespread in Eastern Europe,
has also been found in south-west stone
fruit-growing areas. In recent years, an
increased incidence of recombinant strains
of M- and D-strains in Eastern Europe has
been detected. These recombinant strains
prove to be highly virulent but serologically
behave like a less virulent D-strain.
Strategies to achieve resistance to
Sharka
For decades, efforts have been made at
international level to identify tolerant types
of plum that only slightly react to Plum Pox
Virus or have no symptoms at all, and to
breed them using classic methods.
It took until the end of the 1990s to be able
to present ‘Jojo', the world’s first cultivar
that is fully resistant to Scharka.
Nevertheless, economically viable stone
fruit cultivation can only be pursued with a
wide spectrum of different cultivars. It is
therefore important to develop a strategy to
introduce resistance to a large proportion of
cultivars established on the market. The
application of genetic engineering could
solve this problem, since genetic
engineering enables resistance genes to be
transferred without modifying the cultivar’s
properties.
Jedoch
kann
ein
wirtschaftlicher
Steinobstanbau nur mit einem breiten
Sortenspektrum betrieben werden. Es ist
deshalb entscheidend, eine Strategie zu
entwickeln, um einen Großteil der am Markt
etablierten Sorten Scharka-resistent zu
machen. Hierfür bietet sich der Einsatz
gentechnischer Methoden an, da es mit
ihnen möglich ist, Resistenzgene zu
übertragen ohne die Sorteneigenschaften zu
verändern.
Bis vor kurzem wurden PflaumenUnterlagen bezüglich Scharkaresistenz nicht
züchterisch bearbeitet. Jedoch ist bekannt,
dass die Ausschläge von Unterlagen sehr
attraktiv für Blattläuse sind und daher
erheblich zur Verbreitung der ScharkaKrankheit beitragen können. Im Rahmen
dieses Projektvorhabens steht daher die
Bearbeitung von Unterlagen-Genotypen im
Vordergrund. Auch hier erscheint der
Einsatz gentechnischer Methoden dabei als
einziger Weg, um ein breites Spektrum an
PPV-resistenten Unterlagen zu entwickeln.
Aktuelle,
wirtschaftlich
bedeutsame
Pflaumen-Unterlagen werden im Rahmen
dieses Projektes mit einem PPVResistenzgen transformiert. Hierbei kann die
Sortenechtheit der Unterlagen gewahrt
bleiben, so dass keine langwierigen
Anbauprüfungen vor der Vermarktung
notwendig sind. Das Ziel wird sein,
klassisch oder gentechnisch gezüchtete
PPV-resistente Sorten auf gentechnisch
veränderte, PPV-resistente Unterlagen zu
pfropfen,
um
komplett
resistente
Pflaumenbäume zu erhalten.
PPV-Resistenz durch RNAi
Das Potential gentechnisch erzeugter VirusResistenzen in Kulturarten konnte in den
USA bereits eindrucksvoll bei Zucchini und
Papaya gezeigt werden.
Der Resistenzmechanismus, welcher der in
diesem Projekt angewendeter Strategie
zugrunde liegt, basiert auf der Induktion des
Post-Transkriptionellen Gene Silencing
(PGTS) durch Transformation eines PPV
Until recently, breeding plum rootstocks
with a view to Sharka resistance was
neglected. However, it is known that the
sprouts of rootstock are highly attractive to
aphides and can contribute considerably to
the spread of Sharka. For this reason, the
treatment of documents’ genotypes takes the
leading role in this project plan. Again, the
application of genetic-technical methods
appears to be the only way to develop a
broad spectrum of PPV-resistant plum
rootstocks.
Abb. 3: Pflaumen-Unterlagen in
Gewebekultur
Fig. 3: Plum rootstocks in tissue culture
Only economically significant plum
rootstocks will be genetically engineered in
this project. The authenticity of the
genotypes will be maintained, so that no
extensive field trials will be necessary prior
to their launch. The objective will be to graft
conventional or genetically bred PPVresistant cultivars on genetically modified
rootstocks to achieve fully resistant plum
trees.
PPV resistance via RNAi
The potential of genetically engineered virus
resistance in crops has already been
impressively demonstrated on squash and
papaya in the USA.
The mechanism of the applied resistance
strategy is based on the induction of post
transcriptional gene silencing (PTGS),
which can be achieved by expressing a PPVspecific,
self-complementary
inverted
repeat. PTGS (or RNAi = RNA interference)
33
spezifischen ‚Inverted Repeat’-Konstrukts.
PGTS (oder RNAi = RNA Interference) ist
ein
in
vielen
Organismusgruppen
natürlicherweise vorhandener sequenzspezifischer Abwehrmechanismus gegen
"fremde" Nukleinsäuren. Durch pflanzeneigene Enzymkomplexe wird die zum
Transgen korrespondierende mRNA sowie
RNAs mit Sequenzhomologien (hier die
virale RNA des Scharka-Virus) im
Zytoplasma der Pflanzenzelle degradiert.
Die genetische Transformation von
Pflaume
Die Pflaume und auch andere Arten der
Gattung
Prunus
gehören
zu
den
recalcitranten d. h. schwer transformierbaren
Pflanzenarten. Da die Pflaume ein
vorwiegender Fremdbefruchter ist, muss zur
Gewährleistung der Sortenechtheit unbedingt somatisches Gewebe wie z. B. Blatt
oder Stängel als Ausgangsgewebe für die
Transformation gewählt werden. Bis heute
gibt es kein in der Literatur beschriebenes,
etabliertes Transformationsprotokoll für
Pflaume, das von somatischem Gewebe
ausgeht. Nach aktuellem Kenntnisstand ist
nicht die Transformation von PflaumenZellen durch Agrobacterium tumefaciens
limitierend.
Die
Regeneration
aus
transgenen Zellen zu transgenen Pflanzen
stellt die große Schwierigkeit in der PrunusTransformation dar, ganz besonders wenn
von adultem Gewebe ausgegangen werden
muß. Unter Verwendung verschiedener
Reportergene muss zunächst ein effektives
Regenerationsprotokoll für die UnterlagenGenotypen erarbeitet werden.
Dieses Projekt basiert auf Kooperationen
mit einem kommerziellen Gewebekulturlabor, mit Baumschulen und mit relevanten
Forschungsgruppen in Deutschland und in
den USA.
34
are an ancient eukaryotic genetic
phenomenon which confers a homologydependent selective degradation of RNA,
including the adaptive defence mechanism
against plant viruses.
The genetic transformation of plum
Plum and other species of the genus Prunus
are recalcitrant plant species that are
difficult to transform. To ensure the
genotype’s authenticity, somatic adult tissue,
such as stem and leaf, must be used as the
starting material for transformation. To date,
no publications exist on the established
transformation protocol starting from adult
tissue. According to our present knowledge,
it is not the transformation of plum cells but
the regeneration of transgenic plants from
transformed cells that is the restrictive stage
of plum transformation. Different reporter
gene system experiments are currently being
performed to establish an optimised efficient
regeneration protocol.
This project is based on collaborations with
a commercial micropropagation lab, tree
nurseries and research teams in Germany
and the USA.
Kontakt
Contact
Dr. Michael Wallbraun
Tel.: +49 (0)6321 / 671 – 1350
michael.wallbraun@agroscience.rlp.de
Obstkrankheiten
Fruit Diseases
Etablierung eines Warndienstes zur Bekämpfung der Apfeltriebsucht
Establishment of an alert system for the control of apple proliferation
Einleitung
Introduction
Im Rahmen eines von AlPlanta-IPR
koordinierten interregionalen EU-Projektes
(INTERREG IIIA) mit Partnern aus
Südwestdeutschland,
Elsass
und
Nordschweiz wurden zwei Websites
aufgebaut, die eine Bekämpfung der
Apfeltriebsucht in den beteiligten Regionen
erleichtern sollen.
Within an interregional EU project
(INTERREG IIIA) with partners from
southwest Germany, Alsace and northern
Switzerland, which is coordinated by
AlPlanta-IPR, two web sites have been
established to facilitate the control of apple
proliferation in the participating regions.
Apple proliferation (AP), one of the most
important diseases in apple production in
Central and Southern Europe, is caused by
phytoplasmas, cell wall-less bacteria
belonging to the class Molicutes, which are
restricted to the phloem of infected plants.
The disease is naturally transmitted by
phloem-feeding psyllids of the genus
Cacopsylla (C. picta and C. melanoneura).
In 2007, the work carried out since 2001
enabled us to confirm that only C. picta has
a meaning as a vector for apple proliferation
in Southwest Germany, Alsace and Northern
Switzerland. Unlike the situation in the fruit
crop-producing areas in Northern Italy, the
population of C. melanoneura does not
transmit apple proliferation in Southwest
Germany and neighbouring regions.
Although the populations of C. picta were
rather low in all investigated regions for
2007 and 2006, the spread of the disease
increased, as shown by regular monitoring
in selected orchards. All current data
collected in this project between 2005 and
2007 have been available online to all
interested growers and advisers since 2007.
Parallel to this, a web site has been
established with an electronic key for the
determination of psyllids on Rosaceae in
Central Europe to enable advisers and
experienced
growers
to
identify
phytoplasma-vectoring
psyllid
species
correctly.
Furthermore, a forecase model has been
Abb. 1: Startseite Website „Apfeltriebsucht“
Fig. 1: Homepage „Apfeltriebsucht“
Die Apfeltriebsucht, eine der bedeutendsten
Krankheiten des Apfelanbaus in Mittel- und
Südeuropa, wird durch Phytoplasmen
verursacht - zellwandlosen Bakterien der
Klasse Mollicutes, die nur im Phloem
befallener Pflanzen vorkommen. Die
Krankheit wird natürlicherweise durch
Phloem-saugende Blattsauger der Gattung
Cacopsylla (C. picta und C. melanoneura)
übertragen. In den seit 2001 laufenden
Arbeiten konnte auch für das Jahr 2007
gezeigt werden, dass in Südwestdeutschland,
Elsass und Nordschweiz nur C. picta als
Überträger der Apfeltriebsucht in Frage
kommt. Im Gegensatz zu der Situation in
norditalienischen Anbaugebieten überträgt
die Population von C. melanoneura in
Südwestdeutschland und angrenzenden
Gebieten die Apfeltriebsucht nicht. Obwohl
35
die Populationen von C. picta in den
untersuchten Regionen auch in 2007 wie in
2006 sehr niedrig waren, breitete sich die
Krankheit weiter aus, wie durch die
regelmäßigen
Befallsbonituren
in
Referenzanlagen gezeigt werden konnte.
Die im Rahmen des Projektes in den Jahren
2005 – 2007 gesammelten aktuellen Daten
wurden in 2007 im Rahmen einer Website
allen interessierten Anbauern und Beratern
zugänglich gemacht. In einer parallel hierzu
aufgebauten
Website
wurde
ein
elektronischer Bestimmungsschlüssel für
Psylliden auf Rosaceen in Mitteleuropa
entwickelt, der es Beratern und versierten
Anbauern
ermöglichen
soll,
die
Phytoplasma-übertragenden Psylliden sicher
zu identifizieren.
Darüberhinaus wurde im Projekt ein
Prognose-Modell entwickelt, dass die
Migration von C. picta von den
Überwinterungswirten zurück in die
Apfelanlagen vorhersagen soll. Hierbei
wurden die Überwinterungswirte – wie in
anderen untersuchten Regionen – als
Koniferen in höheren Lagen des Pfälzer
Waldes identifiziert. Aus den Fangdaten von
C. picta in den Apfelanlagen in den Jahren
2002 – 2007 konnte ein empirisches
Prognose-Modell
abgeleitet
werden.
Während bei vielen anderen Insektenarten
Temperatur-Summen-Modelle zur Prognose
verwendet werden, führte dies bei C. picta
zu keinem Ergebnis. Die Migration von C.
picta wird vielmehr durch die Photoperiode
und einen Temperaturimpuls gesteuert, d.h.
in der Zeit von Mitte bis Ende März wird die
Migration
bei
Überschreiten
einer
Temperaturdifferenz zwischen täglicher
Maximal- und Minimaltemperatur von über
10°C im Pfälzer Wald ausgelöst. Hierbei
muss die mittlere Tagestemperatur ebenfalls
hoch liegen. Die ersten überwinternden
Adulten von C. picta werden dann wenige
Tage später in den Anlagen gefangen.
Informationen
zum
Thema
Apfeltriebsucht im Internet
Die Website bietet sowohl allgemeingültige
Informationen
zur
Krankheit
der
Apfeltriebsucht als auch die aktuelle
Befallsituation in den verschiedenen
36
developed in this project, which should be
able to predict the migration of C. picta
from their overwintering host plants back to
the apple orchards. As in other studied
regions, the overwintering hosts have hereby
been identified as conifers in higher altitudes
in the Palatinate forest. An empiric forecast
model was derived from the capture data of
C. picta in apple orchards between 2005 and
2007. While classic temperature-sum
models are used for forecast purposes for
many other insect species, these did not
lead to reliable results for C. picta. The
migration of C. picta seems to be triggered
by the photoperiod and a temperature
impulse, i.e. migration is induced in the
period from mid to the end of March when
the difference between the minimum and
maximum temperature exceeds 10°C.
Moreover, the mean temperature must also
be high. In these conditions, the first
overwintering adults of C. picta can be
captured just a few days later in the
orchards.
Information on apple proliferation
on the web
The web site provides general information
on apple proliferation disease as well as the
current state of infection in the different fruit
crop-producing areas of the INTERREG
region (Southwest Germany, Alsace,
Northern Switzerland). The page entitled
“Background information” initially gives an
introduction to the most important
information required to understand the
disease. This information corresponds to the
current state of science and includes a list of
references. New information can be entered
on the “News” page.
A practical tool for the recognition of the
disease is implemented on the “Symptoms”
page. By means of photographs, both typical
and atypical symptoms and the best point in
time for identifying them are documented.
The page on “Infection status” presents the
latest results of the project concerning the
infection
of
orchards
with
apple
proliferation, as well as the presence and
natural infection rate of the phytoplasmavectoring psyllid species. Based on these
data, a risk assessment is elaborated for the
Anbaugebieten der INTERREG-Region
(Südwestdeutschland, Elsass, Nordschweiz).
Auf der Seite „Hintergrundinformationen“
werden zunächst die für das Verständnis der
Krankheit wichtigen Informationen geliefert.
Sie sind auf dem derzeitigen aktuellen Stand
der Wissenschaft und sind mit einer
Referenzliste belegt. Neue Informationen
können in Zukunft auf der Seite „News“
eingestellt werden.
Eine praktische Hilfe zum Erkennen der
Krankheit soll die Seite „Symptome“ bieten.
Hier werden anhand von Fotos die sicheren
und unsicheren Symptome sowie der beste
Zeitpunkt ihrer Erkennung dargestellt.
Die Seite „Befallsituation“ stellt die
aktuellen Untersuchungsergebnisse des
Projektes zum Apfeltriebsucht-Befall in den
Anlagen sowie zum Auftreten und
natürlichen
Infektionsgrad
der
Apfeltriebsucht-übertragenden
Psylliden
dar. Anhand dieser Informationen wird eine
Risikoabschätzung
für
die
weitere
Ausbreitung der Krankheit in den einzelnen
Regionen
des
INTERREG-Gebietes
vorgenommen und es werden Empfehlungen
für Bekämpfungsmaßnahmen gegeben.
Auf der Seite „Überträger“ werden
speziellere
Informationen
zur
Populationsdynamik der Überträger im
INTERREG-Gebiet
und
zu
ihrem
Entwicklungszyklus gegeben. Des Weiteren
werden für den Hauptüberträger Cacopsylla
picta die für eine gezielte Bekämpfung
relevanten Daten des Zeitpunktes des ersten
Auftretens in den Anlagen und die Periode
des Populationsmaximums für die letzten
Jahre angegeben. Obwohl auf Grund der
geringen
Populationsdichten
im
INTERREG-Gebiet zur Zeit keine direkte
Bekämpfung empfohlen werden kann, sollen
diese Daten jährlich aktualisiert werden, um
bei einem vermehrten Auftreten der
Psylliden gezielte Bekämpfungsmaßnahmen
zu ermöglichen. Die Erstellung der Website
erfolgte durch ts-internetauftritt, Betreiber
der Seite ist die RLP AgroScience. Die
Website
ist
über
die
links
www.apfeltriebsucht.de,
www.apfeltriebsucht.info,
www.apfeltriebsucht.com
und
www.apfeltriebsucht.net zugänglich
further spread of the disease in each zone of
the INTERREG region, and possible control
strategies are proposed.
The page on “Vectors” contains specific
information with regard to the population
dynamics and life cycle of the vectors in the
INTERREG area. Additionally, relevant
data for the efficient control of the main
vector C. picta, e.g. the date of the first
appearance in orchards and the maximum
population for recently investigated years,
are listed. Even though it is not yet possible
to propose specific control strategies, due to
the low population densities in the
INTERREG regions, this information should
be updated each year to be able to adopt
appropriate measures if the appearance of
psyllid vectors increases. This web site,
which was compiled by ts-internetauftritt,
will be operated by RLP AgroScience. The
web site can be accessed via the following
links:
www.apfeltriebsucht.de,
www.apfeltriebsucht.info,
www.apfeltriebsucht.com
www.apfeltriebsucht.net
Abb. 2: Startseite Website
“Bestimmungsschlüssel für Psylliden”
Fig. 2: “Psyllid key” home page
E-key for the determination of
psyllids on Rosaceae in Central
Europe
Many important phytoplasma diseases on
pome and stone fruit crops in Europe are
transmitted by psyllids. Besides the vectors
of apple proliferation (C. picta and C.
melanoneura), the psyllid species C. pyri, C.
37
Bestimmungsschlüssel für Psylliden
auf Rosaceen in Mitteleuropa
Bedeutende Phytoplasmosen im Kern- und
Steinobst werden in Europa durch Psylliden
übertragen. Neben den Überträgern der
Apfeltriebsucht
(C.
picta
und
C.
melanoneura) kommen als Überträger des
Birnenverfalls Cacopsylla pyri, Cacopsylla
pyricola und Cacopsylla pyrisuga in Frage.
Die Europäische Steinobstvergilbung wird
durch Cacopsylla pruni übertragen. Das
genaue Erkennen dieser Arten ist für eine
Risikoabschätzung der Ausbreitung der
Krankheiten und für die Einleitung gezielter
Bekämpfungsmaßnahmen Voraussetzung.
Die Bestimmung wichtiger Arten – wie z.B.
C. picta – ist jedoch bislang nur durch
spezielle Bestimmungsliteratur in englischer
Sprache möglich. Dieses Problem will der
neue elektronische Bestimmungsschlüssel
beheben, der sich an Pflanzenschutzberater
und interessierte Laien richtet. Im Rahmen
des INTERREG-Projektes hat der Schweizer
Taxonom und Psyllidenspezialist Dr. Daniel
Burckhardt
eine
Bestimmungshilfe
entwickelt, die in einem neuartigen, auf
Detailfotos basierenden Konzept anhand
spezifischer
Merkmale
im
Ausschlußverfahren die sichere Bestimmung
der Psylliden-Arten ermöglicht, die eine
Phytoplasmose übertragen. Weitere, in
Kern- und Steinobstanlagen anzutreffende
Psylliden können auf der Ebene von
Familien und Gattungen ausgeschlossen
werden. Weitere Arten der Gattung
Cacopsylla, die ebenfalls in Obstanlagen
anzutreffen sind, können bis zur Art
bestimmt werden. Steckbriefe geben weitere
Informationen
zu
allen
wichtigen
Cacopsylla-Arten. Darüberhinaus bietet die
Website allgemeine Informationen zur
Morphologie der Psylliden und enthält ein
Verzeichnis weiterführender Literatur.
Auch diese Website wird von RLP
AgroScience betrieben und ist über die links
www.psyllidkey.eu,
www.psyllidkey.com,
www.psyllidkey.info
und
www.psyllidkey.net zugänglich.
38
pyricola and C. pyrisuga are putative
vectors for pear decline. European stone
fruit yellows is transmitted by Cacopsylla
pruni. The accurate identification of these
species is the prerequisite for risk
assessment related to the spread of the
disease and for the initiation of efficient
control strategies. So far, the determination
of important vector species, such as C. picta,
is
only
possible
using
technical
determination literature in English. This
problem shall be corrected by the new e-key
for determination, which mainly addresses
advisers and interested laymen. Within the
INTERREG project, the Swiss taxonomist
Dr. Daniel Burckhardt has developed a new
concept based on a process of elimination,
using detailed photographs of specific
characteristics leading to the reliable
identification of psyllid species that are
vectors for a specific phytoplasma.
Other psyllid species occurring in pome and
stone fruit orchards can be excluded at the
family or genus level. Portraits provide
further information for all important
Cacopsylla species. Moreover, the website
provides general information on psyllid
morphology and includes a panel of
advanced literature. As with the apple
proliferation homepage, this web site will be
run by RLP AgroScience and is accessible
via the following links:
www.psyllidkey.eu,
www.psyllidkey.com,
www.psyllidkey.info
and
www.psyllidkey.net.
Kontakt
Contact
Dr. Wolfgang Jarausch
Tel.: +49 (0)6321 / 671 – 1307
wolfgang.jarausch@agroscience.rlp.de
Proteomics
Proteomics
Expression, Lokalisierung, Funktion und Interaction von Proteinen
Expression, Localisations, Function and Interaction of Proteins
Untersuchungen zur Biochemie
viraler RNA-abhängiger RNA Polymerasen
Studying the biochemistry of a viral RNA-dependent RNA polymerase
Die RNA-abhängige RNA Polymerase
(RdRp) ist das Schlüsselenzym für die
Replikation von Tier- und Pflanzenviren.
Generell ähnelt die Gestalt der Polymerase
einer halb geschlossenen rechten Hand und
besteht aus drei Unter-Domänen, den Fingern, der Handfläche und dem Daumen
(Abb.1). Derzeit sind acht konservierte
RdRp Motive bekannt. Vier davon werden
in allen Klassen von Polymerasen gefunden
und befinden sich im katalytischen Zentrum
der Handflächen-Domäne. Die Motive der
Handflächen Unter-Domäne sind die Motive
A, B, C und D, sowie ein weiteres Motiv E,
das nur bei Reversen Transkriptasen (RTs)
und RdRps vorkommt.
Für das Motiv E wurden verschiedene Funktionen vorgeschlagen: a) Motiv E als Bestandteil der Region, die das erste während
der Initiation der RNA Synthese inkorporierte NTP beherbergt (P Site), b) Motiv E
als Signatur-Sequenz einer GTP bindenden
Region in der das GTP notwendig ist, um
den Initiationskomplex in Position zu halten,
c) Bildung einer Wasserstoffbrücke mit einem beta-Strang der Daumen-Domäne, d)
Interaktion mit dem Primer-Strang. Die Aminosäuren dieses Motivs sollen ebenfalls
zu Prozessivität und Lesegenauigkeit der
Polymerase beitragen.
Das Motiv E von RdRps und RTs besteht
(vorwiegend) aus hydrophoben Aminosäuren und die Primärsequenz ist kaum konserviert.
Tomato bushy stunt virus (TBSV) ist eine
Pflanzenvirus aus der Familie der Tombusviridae. Obwohl die Motive der TBSV RdRp
ähnlich sind wie die anderer RdRps, ist die
Struktur des Motivs E unterschiedlich. Wir
The RNA dependent RNA polymerase
(RdRp) is the key enzyme for viral replication found in animal and plant viruses.
Generally, polymerase shapes resemble a
semi-closed right hand and are made of
three subdomains: fingers, palm and thumb
(Fig. 1). Currently, there are eight conserved
RdRp motifs identified. Four of these are
known to be present in all classes of polymerases and reside in the catalytic portion of
the “palm” domain. The motifs of the palm
sub-domain are named A, B, C and D, plus a
fifth motif E, unique to Reverse transcriptase (RTs) and RdRps.
Fig. 1: 3D structure of 3Dpol poliovirus RdRp
representing the RdRp of ssRNA viruses. In
yellow: palm domain.
Abb. 1: 3D Model der 3Dpol Poliovirus RdRp,
als Repräsentant für die RdRp von ssRNA
Viren. Gelb: Handflächen-Domäne
(Source/Quelle
http://www.ncbi
.nlm.nih.go/entrez/query.fcgi?CMD=&DB=str
ucture ).
Different functions of motif E have been
proposed: a) Motif E as part of the site that
accommodates the first NTP incorporated
during initiation of RNA synthesis (P site),
39
haben daher die Bedeutung der konservierten Aminosäuren des E Motivs durch Mutationsanalyse untersucht. Das Motiv E der
Tombusviridae zeigt folgende Struktur:
XEXXXFCX (E = Glutaminsäure, F = Phenylalanin und C = Cystein).
Substitution
von Glutaminsäure und Phenylalanin zerstört oder vermindert die Infektiosität des
Virus. Einige Virusmutanten bildeten die
originale Aminosäuresequenz zurück. Wir
haben entdeckt, dass die zweite Stelle des E
Motivs eine Aminosäure benötigt, die eine
Carboxyl, Hydroxyl oder Sulfhydryl Gruppe
trägt.
Die strikte Notwendigkeit einer polaren
Aminosäure mit Elektrondonor-Eigenschaft
in der Position 2 mag daher rühren, dass die
Seitenkette in dieser Position als Elektrondonor mit einer Elektronakzeptor Aminosäure der Daumen-Subdomäne interagiert.
Die sechsten Stelle des Motivs benötigt eine
stark hydrophobe und große Aminosäure für
die optimale Aktivität des Enzyms (oder der
TBSV Replikation).
Verschiedene Mutationsanalysen zeigten,
dass das Ersetzen von Phenylalanin mit einer nicht-aromatischen Aminosäure zu einem Verlust der Infektiosität oder zu einer
Restauration des ursprünglichen Phenylalanins führt. Substitution von Phenylalanin
durch Tyrosin (ebenfalls mit aromatischer
Seitenkette) führte ebenfalls zur Reversion
zum Wildtyp Motiv E. Tyrosin ist eine aromatische Aminosäure, ist aber weniger hydrophob als Phenylalanin. Die ionisierbare
Seitenkette von Tyrosin könnte daher mit
noch unbekannten Elementen (rNTP, Primer, etc.) in Wechselwirkung treten, was die
Prozessivität der RdRp beeinträchtigen
könnte.
Außerdem haben wir weiterhin entdeckt,
dass das E Motiv der TBSV eine weitere
Signatur (CS-18X) aufweist, die bereits von
Flaviviridae RdRps bekannt ist. Diese Ergebnisse werden uns helfen, die Funktion
des E Motivs der Tombusviridae RdRp besser zu verstehen.
Wir untersuchen derzeit detaillierter die
Rolle der genannten Aminosäuren bezüglich
der Enzymaktivität.
40
b) motif E as the signature sequence of a
GTP binding site in which GTP is required
to hold the initiation complex tight, c) formation of a hydrogen bound interaction with
a beta-strand of the thumb domain, d) interaction with the primer strand. The residues
in this motif have also been implicated in
processivity and fidelity of the polymerase.
Motif E in RdRps and RTs is composed of
hydrophobic amino acid residues and its
primary sequence is not well conserved.
Tomato bushy stunt virus (TBSV) is a plant
virus within the Tombusviridae family. Although TBSV RdRp comprises the same
motives found in other RdRps, the structure
of the E motif is different. Therefore we
have examined by mutational analysis the
importance of conserved amino acids in the
E motif for polymerase activity. The motif E
of Tombusviridae shows XEXXXFCX (E =
glutamic acid, F = Phenylalanine, C = cysteine). Substitution of glutamic acid and
phenylalanine with various amino acids
displaying different biochemical properties
abolished infectivity. Some of the mutated
viruses showed, however, reversion to original amino acid sequence. We found that in
the position 2 of the E motif, an amino acid
containing a carboxyl, hydroxyl or sulfhydryl side chain is required.
The strict requirement of a polar and electron donor amino acid residue in the position
2 may arise because the side chain in this
position may interact with the thumb subdomain by giving an electron to an electro
acceptor amino acid residue in this domain.
In the position 6 there is a preference for a
strong hydrophobic and bulky amino acid
for optimal activity (or TBSV replication).
The results of the different mutation analysis showed that substituting phenylalanine
with non aromatic amino acid residues abolished infectivity or led to restoration to the
original phenylalanine. Substitution of
phenylalanine by tyrosine (an aromatic residue) caused also reversion of the mutant
clone to the wt motif E. Tyrosine is an aromatic amino acid but it is less hydrophobic
than phenylalanine. The ionisable side chain
of tyrosine could therefore form an interaction with unknown elements (rNTP, primer,
etc) and this could disturb the processivity
of the RdRp.
Charakterisierung des Bi-partiten
Kernlokalisations Signals der DNA
rearrangement methyltransferase
aus N. benthamiana (ntDRM1)
Die Domains Rearranged Methyltransferase
(DRM) ist eine der drei bekannten planzlichen DNA Methyltransferasen und ist sehr
wahrscheinlich in epigenetisches Gene Silencing involviert. NtDRM1 ist eine DRM,
deren cDNA aus einer Tabak-Art (N.
benthamiana) isoliert worden ist. Die Motiv
Analyse hat gezeigt, dass NtDRM1 zwei
Ubiquitin-Assoziations-Domänen
(UBA)
und eine
doppelte KernlokalisationsSequenz (NLS) enthält. Transkribierte
NtDRM1 akkumulierte sich in allen Geweben und Zellzyklen der Tabaksuspensionskulturen der Linie BY2. Exprimierte DRM
fusioniert an GFP (grün fluoreszierendes
Protein) akkumulierte sich meistens im
Zellkern. Wir haben gezeigt, dass die Mutation der einzelnen NLS nicht die gesamte
NLS Aktivität unterbinden kann (Abb. 2).
Das Fusionsprotein akkumuliert sich jedoch
nicht mehr in Zellkern, wenn beide NLS
mutiert worden sind (Abb. 2). Desweiteren
haben wir gezeigt, dass die putative doppelNLS der NtDRM1 heterogene Proteinen in
den Pflanzenzellkern führen können. Wir
untersuchen derzeit, ob die NLS der
NtDRM1 heterogene Proteine in Insektenund Säugerzellkerne einführen können.
Moreover we also found that the extension
of E motif of TBSV contains the CS-18X
signature also known for the Flaviviridae
RdRps.
These results will help to better understand
the function of the motif E in the Tombusviridae RdRp. we are currently identifying
the role of the described amino acids on
enzyme activity in detail.
Characterization of the bipartite
nuclear localization signal of protein DNA rearrangement methyltransferase isolated from N. benthamiana (ntDRM1)
The Domains Rearranged Methyltransferase
(DRM) is one of the three known DNA methytransferases in plants and is probably
involved in epigenetic gene silencing.
NtDRM1 is a domain rearrangement methyltransferase for which the cDNA was
isolated from N.benthamiana plants. The
motif scanning revealed that the NtDRM1
contains two ubiquitin associated domains
and a bipartite nuclear leader sequence
(NLS). Transcripts of NtDRM1 accumulated
in all tissues during the cell cycle in tobacco
BY2 cells. Transient expression of NtDRM1
as a green fluorescence protein (GFP) fusion
protein demonstrated that the fused protein
predominantly accumulated in the plant
nucleus. We demonstrated that mutation of
each of the NLS did not completely abolish
the NLS ability to target the fused protein
into the plant nucleus (Fig. 2). However, the
fused proteins did not accumulated any more
in the nucleus when both NLS domains were
mutated (Fig. 2). We also showed that the
putative bipartite NLS of NtDRM1 can target heterogeneous proteins to the plant cell
nucleus. We are currently investigating the
ability of the NLS derived from NtDRM to
target a heterogenous protein into the nucleus of insect and mammalian cells.
41
Kontakt
Contact
Abb. 2: links: Lokalisierung der DRM-GFP in
infiltrierten Protoplasten von N. benthamiana
im Zytoplasma und Zellkern nach Mutation
einer NLS. rechts: Mutation beider NLS führt
zum Ausschluss der DRM-GFP vom Zellkern
Fig. 2 left: Localisation of DRM-GFP in infiltrated N. benthamiana protoplasts to the nucleus and the cytoplasm when one NLS is
mutated. right: Mutation of both NLS
leads to exclusion of the DRM-GFP from the
nucleus.
Dr. Kajohn Boonrod
Tel.: +49 (0)6321 / 671 – 1333
Kjohn.boonrod@agroscience.rlp.de
42
Rebenbiotechnologie
Einleitung
Introduction
Weinbau ist abgesehen von seiner kulturellen
Bedeutung ein wichtiger landwirtschaftlicher
Produktionszweig in Europa mit einer
Anbaufläche von ca. 5,5 Millionen ha. Dies
entspricht ungefähr 68 % der Rebfläche
weltweit, mit einer Rebfläche in Deutschland
von ca. 100.000 ha.
Der weitaus größte Teil der Rebfläche ist mit
klassischen Rebsorten bestockt, welche die
Erzeugung qualitativ hochwertiger Weine
ermöglichen. Hierfür müssen allerdings intensive Maßnahmen zum Pflanzenschutz
durchgeführt werden. Durch die klassische
Rebenzüchtung wurde der Durchbruch hin zu
neuen Sorten geschafft, die Weinqualität,
weinbauliche Eignung und Krankheitsresistenz in sich vereinen. Allerdings ist die Vermarktung neuer Sorten im Vergleich zu klassischen Rebsorten erheblich schwieriger.
The grapevine (Vitis spp.) represents one of
the major horticultural crops grown in temperate climates. In Europe, grapevine production covers approximately 5.5 million
hectares (100,000 hectares in Germany),
accounting for 68% of the total world acreage.
Most of the areas used for viticulture are
planted with elite varieties, allowing the
production of high-quality wines. However,
as for most vegetatively propagated crops,
grapes are exposed to attacks from a variety
of pests and pathogens, requiring regular
plant protective treatments. Meanwhile, longterm cross-breeding programmes have successfully been able to combine wine quality,
disease resistance and viticultural applicability in new varieties. However, marketing new
varieties is still difficult compared to the
established and well-known classical varieties.
A main focus of research at AlPlanta is the
development and application of molecular
and biotechnological methods for grapevine
breeding. This includes the investigation of
resistance mechanisms against biotic and
abiotic stress, discovering genes of viticultural interest, as well as the development and
establishment of efficient analysis and selection strategies for interesting characteristics.
The present focus of our investigation, in cooperation with the wine industry and national
and international research institutions, is the
improvement of elite varieties and rootstocks
for virus resistance by transferring appropriate genetic information. Furthermore,
recording and preserving the genetic diversity
of Vitis spp. is of great importance. Here we
investigate the possibility of using molecular
methods to differentiate clones of rootstocks
and wine varieties.
Ein Schwerpunkt der Forschungsaktivitäten
von AlPlanta ist die Entwicklung sowie der
Einsatz molekularbiologischer und biotechnologischer Methoden für die Rebenzüchtung. Hierzu gehören die Aufklärung von
Resistenzmechanismen gegenüber biotischem und abiotischem Stress, das Aufspüren
weinbaulich wichtiger Gene im Genom der
Rebe sowie die Etablierung effizienter Analyse- und Selektionsverfahren für weinbaulich wichtige Eigenschaften. Derzeit erfolgt
im Rahmen von Kooperationen mit der
Weinwirtschaft sowie mit Institutionen im Inund Ausland die gezielte Verbesserung von
Elite-Rebsorten und Unterlagen gegenüber
Viruskrankheiten durch die Übertragung
geeigneter genetischer Information sowie die
Entwicklung von Methoden zur funktionellen
Genanalyse in Reben. Ein weiterer Aspekt ist
die Erfassung und Erhaltung genetischer
Diversität von Vitis spp. Hier wird die Möglichkeit einer Differenzierung von Klonen
von Rebsorten und Unterlagen mit Hilfe
molekulargenetischer Verfahren überprüft.
43
Erzeugung virusresistenter Reben
Virus resistance in grapevines
Nachhaltigster und wirkungsvollster Schutz
gegen schädigende Viren ist die Züchtung
virusresistenter Rebsorten und Unterlagen.
Da der klassischen Züchtung keine natürlichen Resistenzquellen zur Verfügung stehen,
welche in Kreuzungsprogrammen eingesetzt
werden können, werden bei AlPlanta gentechnische Strategien (Induktion von RNA
Silencing, Expression von scFv-Antikörpern)
eingesetzt, um Virusresistenz in Sorten und
Unterlagen zu etablieren.
The most sustainable and efficient protection
against viral infection is the development of
virus-resistant grapevines. However, no
natural resistance is known in Vitis species
that can be used in cross-breeding
programmes. For this reason, transgenic
strategies (induction of RNA silencing, expression of scFv antibodies) have been
chosen at AlPlanta to develop rootstocks and
varieties resistant to viral diseases.
Evaluierung der Virusresistenz in
gentechisch veränderten Reben
In Kooperation mit der Weinwirtschaft sowie
dem DLR Rheinpfalz wurden bei AlPlanta
verschiedene Verfahren zum Screening von
Reben auf Virusresistenz entwickelt und auf
ihre Effizienz und Reproduzierbarkeit hin
überprüft.
In einem vom Forschungsring des Deutschen
Weinbaus (FDW) geförderten Projekt werden
drei der etablierten Methoden für die Evaluierung gentechnisch veränderter Reben (Unterlagen und Sorten) eingesetzt:
a) gemeinsame Kultur virusinfizierter Reben
mit anfälligen (nicht gentechnisch verändert)
und gentechnisch veränderten Reben in der in
vitro Kultur. Dem Substrat der Kulturen werden virusinfizierte Nematoden (Xiphinema
index) zugegeben. Nach einer Inkubationszeit
von ca. 6-8 Wochen erfolgt die molekularbiologische Analyse (RT-PCR) der Reben
zum Nachweis möglicher Virusinfektionen.
b) ein entsprechendes Versuchsdesign wird
unter quasi Freilandbedingungen im Saranhaus durchgeführt. Die Reben werden hierbei
in großen Containern kultiviert. Das Substrat
in den Containern wurde zuvor mit virusinfizierten Nematoden inokuliert. Zweimal
jährlich erfolgt eine immunologische Überprüfung (ELISA) der Reben auf Virusinfektion.
c) gentechnisch veränderten Reben werden
mittels Agro-Infiltration mit einem gfp-Sensorkonstrukt infiziert. Bei etablierter Virusresistenz unterbleibt auf Grund eines gegen
das Sensorkonstrukt gerichteten SilencingMechanismus die GFP-Expression. Bei nicht
resistenten bzw. nicht transgenen Reben ist
nach 3 bis 5 Tagen die GFP-Fluoreszenz
44
Strategies to evaluate virus resistance in grapevine
In co-operation with the wine industry and
the DLR Rheinpfalz, systems for screening
virus resistance in grapevines are being
developed and evaluated. In a project supported by the "Forschungsring Deutscher
Weinbau" (FDW), three methods to evaluate
genetically modified grapevines (rootstocks
and scions) were established and are
currently being employed:
a) In vitro co-cultivation of virus-infected
grapevine plants with susceptible (not genetically modified) and genetically modified,
potentially resistant plants. Virus-infected
nematodes (Xiphinema index) are added to
the culture substrate. Six to eight weeks after
inoculation, the potential virus infection of
the plants is assessed by molecular biological
methods (RT-PCR).
b) A comparable approach in a Saran net
greenhouse (comparable to field growth conditions) is under way. In this approach, plants
are grown in large containers, the soil content
of which was inoculated with virus-infected
nematodes. Twice a year the plants are
assessed
for
virus
infection
using
immunological methods (ELISA).
c) In another assessment for virus resistance,
genetically modified grapevine plants are
infected by infiltrating agrobacteria harbouring a gfp-sensor construct. In the case of
virus resistance, GFP expression ceases, due
to silencing directed against the transcript of
this gfp-fusion sensor construct. Nonresistant
and nontransgenic plants show GFP
fluorescence under UV-A light three to five
days, respectively, after agro-infiltration.
The research project commenced in 2007;
unter UV-A Licht nachweisbar (Abb.1).
Das Forschungsprojekt wurde 2007 begonnen, erste Ergebnisse werden 2008 erwartet.
Eine abschließende Bewertung der Virusresistenz in den transgenen Reben kann frühestens gegen Ende des Projektes (2010)
erfolgen.
Etablierung von Methoden zur
funktionellen Genanalyse in Reben
In jüngster Zeit haben Genomprojekte eine
Vielzahl von Gensequenzen der Rebe generiert. Die Herausforderung in naher Zukunft
ist nun, die biologische Funktion dieser Gene
aufzuklären. Neben der Herstellung gentechnisch veränderter Reben ist der Einsatz transienter Systeme (vorübergehende Expression
der Gene) wie z.B. Überexpression oder
Silencing von Genen mittels viraler Vektoren
(Virus induziertes Gene Silencing, VIGS)
oder RNAi (RNA interference) Technologie,
für die systematische Erforschung von Genfunktionen der Rebe von großem Interesse.
Als Werkzeug zur funktionellen Genanalyse
wurde ein System zur Agro-Infiltration von
Blättern der Rebe entwickelt. Die hierdurch
erfolgte transiente Expression von Genen
kann zum Silencing bestimmter Gene führen
und damit durch die Erzeugung eines bestimmten Phänotyps zur Aufklärung der
Funktion einer fraglichen Gensequenz beitragen. Die Funktionalität des Systems
konnte an einer GFP exprimierenden Rebe
demonstriert werden. Hierbei wurde diese
Rebe (GFP-Gen wurde durch Transformation
in das Genom der Rebe integriert) mittels
Agro-Infiltration mit einem weiteren GFPKonstrukt infiziert. Die Struktur des GFPTranscripts induziert hierbei einen spezifischen, gegen die GFP-Sequenz gerichteten
Silencing Mechanismus. In der Folge entsteht
ausgehend vom infiltrierten Gewebebereich
ein sich systemisch ausbreitendes Silencing
der GFP-Fluoreszenz in der gesamten Pflanze
(Abb. 2).
Differenzierung von Klonen der
Rebe
Ein Schlüssel zur Erhaltung der Wettbewerbsfähigkeit des heimischen Weinbaus ist
initial results are expected in 2008. A final
evaluation of virus resistance will be carried
out at the earliest in 2010 at the end of the
project.
Development of tools for functional
genomics in grapevine
In recent years, grape genome projects have
generated a wealth of gene sequence information. The future challenge is now to accelerate the identification of the biological
function of these genes. Beside creating
transgenic grapevines, the approach of transient systems, such as over-expression or the
silencing of genes in grapevine using viral
vectors (virus-induced gene silencing, VIGS)
or RNAi (RNA interference) technology, is
of great importance to systematically explore
the function of genes in the entire plant. As a
tool for functional gene analysis in grapevine,
a system for the agrobacterium infiltration of
nondetached grapevine leaves was developed. With this system, the transient expression of genes can induce the silencing of
endogenous genes, leading to phenotypes that
help explore the function of the gene sequence in question.
It was able to demonstrate the functionality
of this system using stably transformed GFPexpressing grapevine plants. These plants
were agro-infiltrated with another GFP construct, which induces a silencing mechanism
directed against the specific GFP transcript
sequence. As a result, a systemic quenching
of GFP fluorescence in the plant can be
observed, starting from the infiltrated tissue
area.
Differentiation of grapevine clones
To maintain the competitive capacity of the
domestic wine industry, the availability of
appropriate grapevine clones that meet the
present demands of viticulture and the wine
market is an important requirement. However, the financial demands on breeders and
plant producers to set up and register a new
clone are very high.
The joint research project with the wine industry aims to investigate whether
differentiation of grapevine clones is possible
45
die Bereitstellung und Verwendung von Rebklonen, welche den derzeitigen Ansprüchen
des Weinbaus und des Marktes gerecht werden. Dem entgegen stehen die hohen finanziellen Vorleistungen der Züchter und
Pflanzgutproduzenten für die Selektion und
den Aufbau eines Klons.
Das Kooperationsprojekt mit der Rebenindustrie untersucht, inwiefern eine Unterscheidung von Rebklonen auf Grund
epigenetischer Veränderungen der DNA
(methylierungssensitive AFLP) möglich ist.
Damit könnte die für die Weinwirtschaft so
wichtige Erhaltung der Diversität von Rebsorten durch die klonenzüchterische Arbeit
privater Betriebe auch weiterhin als wirtschaftlich attraktives Arbeitsgebiet erhalten
werden.
Die Ergebnisse des ersten Jahres zeigten,
dass Klone der Unterlage SO4 sowie der
Sorte Silvaner auf Grund spezifischer Methylierungsmuster, unabhängig von Standort
und physiologischem Alter, unterschieden
werden können. Diese Ergebnisse bestätigten
sich im 2. Untersuchungsjahr.
Im Projektverlauf werden weitere Unterlagsund Edelreissorten in die Untersuchungen mit
einbezogen. Außerdem soll ein möglicher
Zusammenhang von molekularem Marker
und dem Phänotyp überprüft werden.
by means of clone-specific epigenetic
modifications of the DNA (methylation
sensitive AFLP). This method would
contribute to the maintenance of the genetic
diversity of grapevines and would make
clone breeding an economically attractive
activity to private plant producers.
Results from the first year show that,
independent of location and physiological
age, methylation-sensitive AFLP allows the
differentiation of clones of the rootstock SO4
and of the variety Silvaner. Analysis in the
second year confirmed these results.
More rootstock and wine varieties will be
included in the analysis in the course of the
project. Furthermore, a potential correlation
of molecular markers and the phenotype will
be investigated.
Abb. 1: Transiente Expression Von GFP im
Rebenblatt nach Agro-Infiltration pGJpRTGFP.
Fig. 1: Transient expression of GFP in a
grapevine leaf after agro-infiltration of
pGJpRT-GFP.
Kontakt
Contact
Abb. 2. Silencing von GFP im Blatt einer
GFP-transgenen Rebe.
Fig. 2 Silencing of GFP in a GFP-transgenic
grapevine leaf.
46
Dr. habil. Goetz M. Reustle
Tel.: +49 (0)6321 / 671 – 1302
goetz.reustle@agroscience.rlp.de
Dr. Günther Buchholz
Tel.: +49 (0)6321 / 671 – 1351
guenther.buchholz@agroscience.rlp.de
Virologie
Virology
Molekulare Charakterisierung und Nachweis von Pflanzenviren
Molecular characterisation and detection of plant viruses
Einleitung
Introduction
Pflanzenviren verursachen zahlreiche Pflanzenkrankheiten, die zu erheblichen Ertragsverlusten führen können. Um Bekämpfungsstrategien für diese Krankheiten zu
entwickeln, sind die Identifizierung und
molekulare
Charakterisierung
der
betreffenden Viren, und die Entwicklung
von empfindlichen Nachweismethoden
notwendig.
Plant viruses are the causative agents of
many diseases in the field, which can result
in major economic losses. As the first step
towards protecting plants against these
viruses, it is necessary to identify and
characterise them at molecular level, and to
develop methods of detection.
Molecular
characterisation
Arabis mosaic nepovirus
Abb. 1: Nepovirus particles
Fig. 1: Nepovirus particles
Molekulare Characterisierung vom
Arabis mosaic nepovirus
Das Arabis mosaic virus (ArMV) verursacht
zusammen mit dem Grapevine fanleaf virus
(GFLV) und dem Raspberry Ringspot virus
(RpRSV) die Reisigkrankheit (Grapevine
fanleaf disease), eine der am weitesten
verbreiteten Viruskrankheiten der Rebe, die
hohe Ertagsverluste verursacht. Eine Infektion kann zu einer erheblichen Beeinträchtigung oder sogar Absterben der betroffenen
Weinstöcke führen, verbunden mit einer
Produktivitätsminderung und einer verkürzten
Lebensdauer
und
den
daraus
resultierenden wirtschaftlichen Verlusten.
of
Along with the Grapevine fanleaf virus
(GFLV) and the Raspberry ringspot virus
(RpRSV), the Arabis mosaic virus (ArMV)
is the causative agent of the grapevine
fanleaf disease, one of the most widespread
and damaging virus diseases affecting
grapevines. The fanleaf disease is present in
all wine-producing areas in Germany. The
infection can cause a decline or even the
destruction of vinestocks, and is responsible
for significant economic losses.
Full-length infectious clones of the genomic
RNAs of the grapevine isolate NW (Neustadt
an der Weinstrasse) of ArMV have been
constructed. Furthermore, the complete
nucleotide sequence of the genomic RNAs 1
and 2 of an additional isolate of ArMV,
originating privet (Ligustrum vulgare, Lv) has
been determined. In contrast to ArMV-NW,
which produces very mild or no symptoms on
Chenopodium quinoa, a very severe
cholorosis and necrosis, leading to the death
of the plant, is observed with ArMV-Lv. With
the help of infectious clones, fragments of the
genomes between ArMV-NW and ArMV-Lv
have been swapped in order to locate the
47
Volllängen
infektiöse
Klone
der
genomischen RNAs des Reben-Isolats NW
(Neustadt Weinstrasse) von ArMV wurden
hergestellt. Darüber hinaus wurde die
vollständige
Nukleotidsequenz
der
genomischen RNAs 1 und 2 eines weiteren
Isolats von ArMV - isoliert von Ligustrum
vulgare (Lv) - bestimmt. Im Gegensatz zu
ArMV-NW, das nach Infektion von
Chenopodium quinoa nur leichte oder
überhaupt keine Symptome hervorruft, führt
die Infektion mit ArMV-Lv zu ausgeprägten
Chlorosen und Nekrosen, gefolgt vom
Absterben der betroffenen Pflanzen. Mit
Hilfe der infektiösen Klone wurden
Genomfragmente zwischen ArMV-NW und
ArMV-Lv ausgetauscht, mit dem Ziel,
Symptomdeterminanten im ArMV Genom
zu lokalisieren. Die Virus-kodierten Gene
beider Isolate wurden ebenfalls in einen
binären Vektor kloniert, um nach
Agroinfiltration deren Fähigkeit, Gene
Silencing in GFP-supprimierten GFPNicotiana benthamiana Pflanzen zu
untersuchen.
Darüber
hinaus
wurde
in
einer
Zusammenarbeit mit dem Pacific Agrifood
Research Center in Summerland B.C.,
Kanada, oberhalb des Nukleotid-bindendes
Protein (NTB) eine zusätzliche Schnittstelle
für die virale Protease des RNA1-kodierten
Polyproteins identifiziert. Diese zusätzliche
Schnittstelle scheint ein allgemeines
Merkmal aller Nepoviren zu sein.
Molekulare Charakterisierung des
Ribgrass Mosaik Tobamovirus
Die vollständige Nukleotidsequenz eines
Isolats des Ribgrass Mosaik Virus von
gewerblich produzierten Impatiens Neu
Guinea mit schweren Chlorosen und
Blattdeformationen wurde ermittelt (RMVImp).Ein volllängen infektiöser Klon des
Virus wurde unter der Kontrolle des 35S
Promotors
konstruiert.
Es
wurden
verschiedene Mutanten des infektiösen
Klons durch Mutation des ATG Start
Kodons kleiner offener Leserahmen, putativ
kodierend für ein 2K und 4K Protein, in den
Leserahmen des Movement Proteins
48
symptom determinants on the ArMV genome.
The different viral-encoded genes of both
isolates have also been cloned in a binary
vector, to assess by agroinoculation their
aptitude to reversing gene silencing in GFPsilenced
transgenic
GFP
Nicotiana
benthamiana plants.
In addition, in collaboration with the Pacific
Agrifood Research Center in Summerland
B.C., Canada, an additional cleavage site for
the viral protease on the RNA1-encoded
polyprotein has been identified upstream of
the nucleotide-binding protein (NTB). This
additional cleavage site seems to be a feature
common to all nepoviruses.
Molecular characterisation of the
Ribgrass mosaic tobamovirus
The complete nucleotide sequence of an
isolate of Ribgrass mosaic virus from
commercially grown Impatiens New Guinea
showing severe leaf chlorotic mottling and
deformation was determined (RMV-Imp). A
full-length infectious clone of the virus was
constructed under the control of the 35S
promoter. Several mutants of the full-length
infectious clone were generated,, by
mutating the ATG start codon of small open
reading frames putatively encoding for
proteins of 2K and 4K, nested in the viral
movement protein gene. While the mutated
clones were still infectious, a reduction in
symptomatology
and
efficiency
of
replication were observed in planta,
suggesting these small proteins play a role in
the viral infection process. These clones
were subcloned under the control of the T7
promoter, to be tested for their replication
efficiency in a protoplast system, in
collaboration with the Scottish Crop
Research Institute in Dundee (Scotland,
U.K.). The above-mentioned mutations,
however, had no effect on the replication of
the virus in protoplasts. Additional
experiments are currently underway to
determine the role(s) of these small proteins
in the life cycle of RMV-Imp.
geschachtelt, erzeugt. Die mutierten Klone
waren noch infektiös, es wurde jedoch eine
Reduktion der Symptome sowie der
Replikationseffizienz in planta beobachtet.
Dies deutet auf eine Rolle dieser kleinen
Proteine im viralen Infektionsprozess hin.
Die Klone wurden unter Kontrolle des T7
Promotors
subkloniert,
um
die
Replikationseffizienz
in
einem
Protoplastensystem in Zusammenarbeit mit
dem Scottish Research Institute in Dundee
(Scottland, U.K.) zu untersuchen. Die im
vorausgehenden beschriebenen Mutationen
zeigten jedoch keinen Einfluss auf die
Virusreplikation in Protoplasten. Es werden
derzeit weitere Experimente durchgeführt,
um die Rolle(n) dieser kleinen Proteine im
Lebenszyklus
des
RMV-Imp
zu
untersuchen.
Nachweis von Pflanzenviren
Die Verbreitung von Viruskrankheiten von
Pflanzen
entweder
durch
natürliche
Vektoren oder durch infiziertes Material
verursacht jedes Jahr weltweit erhebliche
wirtschaftliche Schäden. Daher besteht der
Bedarf, Nachweismethoden mit hoher
Empfindlichkeit und Spezifität anwendbar in
Massenuntersuchungen zu entwickeln.
Bereits existierende Nachweismethoden für
unterschiedliche Pathogene sind häufig
entweder nicht hinreichend empfindlich
(immunologische Tests wie ELISA), zu
langwierig
(biologische
Tests,
z.B.
Nachweis mittels Indikatorpflanzen) oder
schwer
zu
standardisieren
(Immunoflioreszenz).
PCR-abgeleitete
Pathogen-Nachweismethoden zeigen eine
hohe Sensitivität und Spezifität. Wir
entwickeln, zusammen mit industriellen
Partnern, hochspezifische und sensitive
Techniken, die die Extraktion von GesamtRNAs/DNAs aus Pflanzen, gefolgt von einer
PCR oder RT/PCR erlauben und die einfach
in Routineverfahren anwendbar sind.
Darüber hinaus haben wir an einem
internationalen "Ringtest", organisiert durch
die Plant Pathology Unit, Agronomical
University
of
Gembloux,
Belgien,
teilgenommen, an dem 12 Labore aus 7
Detection of plant viruses
The dissemination of plant virus diseases
either by their natural vectors or through the
propagation of infected material causes
major economic losses every year
throughout the world. Methods of detection
that are high sensitive and specific and that
are applicable in large-scale routine testing
need to be developed.
The existing methods for the detection of the
pathogens are often either not sensitive
enough (immunological tests ELISA type),
too slow (biological tests, for example, on
indicator plants), or difficult to standardize
(Immunofluorescence).
PCR-derived methods for the detection of
pathogens show a high sensitivity and
specificity. In collaboration with industrial
partners, we are currently developing
techniques that allow the extraction of total
RNAs/DNAs from plants, followed by a
PCR or RT/PCR test, in a format that is
highly specific and sensitive, easy and
applicable in routine testings.
Additionally, we took part in an
international “Ringtest”, organised by the
Plant
Pathology
Unit,
Agronomical
University of Gembloux, Belgium, and
involving twelve different laboratories from
seven different countries, for the validation
of RT/PCR methods for the detection of six
different viruses in fruit trees. This test
proved to be robust and reliable for the
routine detection of plant viruses in fruit
trees.
Abb. 2: Multiplex Nachweis von ASGV/ASPV
Fig. 2: Multiplex detection of ASGV/ASPV
49
verschiedenen Ländern beteiligt waren. In
dem Test wurden Methoden für den
Nachweis
von
6
verschiedenen
Baumobstviren validiert. Diese Tests
erwiesen sich als robust und geeignet für
Routinenachweise
von
Viren
bei
Obstbäumen.
Kontakt
Contact
Dr. Thierry Wetzel
Tel.: +49 (0)6321 / 671 – 1331
thierry.wetzel@agroscience.rlp.de
50
Berichte des Instituts für Agrarökologie
(IfA)
Reports of the Institute for Agroecology
(IfA)
Institut für Agrarökologie (IfA)
Institute for Agroecology (IfA)
Angewandte Standortökologie
Applied Habitat Ecology
Erfassung von Mauereidechsen am Haardtrand
Monitoring of the Common Wall Lizard in the Haardtrand region
Die Mauereidechse Podarcis muralis
(LAURENTI, 1768), ein typischer Kulturfolger der häufig an Bahngleisen und Trockenmauern zu finden ist, gilt als Charakterart des Weinbaus. Die Art ist eng an xerotherm geprägte Lebensräume gebunden
und daher häufig in den klimatisch begünstigten Flusstälern und Weinbauregionen in
Rheinland-Pfalz anzutreffen. Die enge Bindung an anthropogen beeinflusste Lebensräume geht mit einer großen Empfindlichkeit gegenüber Änderungen der Landnutzung einher. So stellt z.B. die Verfugung
oder Beseitigung alter Weinbergsmauern, im
Zuge von Weinbergsflurbereinigungen eine
wesentliche Gefährdung dar. Landnutzungsänderungen haben vielerorts zu einer Zerstörung oder Verinselung der Lebensräume und
resultieren so in einer Vielzahl kleiner, isolierter Populationen, deren Fortbestand ungewiss ist.
The Common Wall Lizard Podarcis muralis
(LAURENTI, 1768), a typical synanthropic
species often observed along railway tracks
and dry stone walls, is a key species of
viticulture. It is tightly linked to xerotherm
habitats and regularly encountered in the
climatically advantaged river valleys and
vine-growing regions in RhinelandPalatinate. The close association with
anthropogenic-influenced habitats causes
concomitant susceptibility to land use
changes. For example, the jointing or
removal of old vineyard stone walls poses
substantial threats. In many places, land use
change has led to the loss and fragmentation
of habitat, resulting in numerous small
isolated
populations
with
uncertain
continuity.
Land consolidation measures
Abb. 1: Die Mauereidechse Podarcis muralis
(Laurenti, 1768) ist ein typischer Kulturfolger
in den rheinland-pfälzischen Weinbauregionen.
Fig. 1: The Common Wall Lizard Podarcis
muralis (Laurenti, 1768) is a synanthropic
key-species in viticultural regions of Rhineland-Palatinate.
To maintain the economic efficiency of
viticultural farming in the Palatine region
Haardtrand, land consolidation measures are
required to improve the agricultural
structure. The implementation of such
measures frequently affects xerotherm
structures (e.g. old dry stone walls, stone
cairns). As the Common Wall Lizard and its
habitats are legally protected by European
(FFH directive) and national (BArtSchV,
BnatSchG) regulations, it is necessary to
find a way to combine species conservation
measures in future planning of land
consolidation with the refinement of the
agricultural structure.
53
Bodenordnungsverfahren
Species conservation
Zur Erhaltung der Wirtschaftlichkeit des
Weinbaus am pfälzischen Haardtrand sind
Bodenordnungsverfahren (BOV) zur Agrarstrukturverbesserung erforderlich, von deren
Umsetzung zahlreiche xerotherme Strukturen (z.B. alte Trockenmauern, Lesesteinhaufen) betroffen sind. Da die Mauereidechse
und ihre Lebensräume strengen europarechtlichen und nationalen Artenschutzbestimmungen (FFH-Richtlinie (92/43/EWG),
BArtSchV, BnatSchG) unterliegen, müssen
für die Planung zukünftiger BOV Wege zur
Umsetzung europarechtskonformer Artenschutzmaßnahmen bei gleichzeitigen agrarstrukturellen Verbesserungen gefunden werden.
In the Red List of Rhineland-Palatinate
(1995), the Common Wall Lizard is
registered as ‘endangered’, while nationwide
(1997) it is classified as ‘strongly
endangered’. In annex IV of the European
FFH-directive, P. muralis is listed as ‘in
need of strict protection’ and is therefore
subject to explicit protective provisions.
Artenschutzrecht
In der Roten Liste Rheinland-Pfalz (1995)
wird die Mauereidechse als „gefährdet“,
deutschlandweit sogar als „stark gefährdet“
(1997) eingestuft. Im Anhang IV der FFHRichtlinie wird P. muralis als „streng zu
schützende Art“ aufgeführt und unterliegt
somit besonderen Schutzvorschriften. Daraus ergibt sich die Verpflichtung, notwendige Maßnahmen zu ergreifen, um einen
möglichst günstigen Erhaltungszustand der
Art zu erreichen und Einflüsse, die sich negativ auf die Verbreitung und Größe der
Populationen auswirken, zu vermeiden. Auf
nationaler Ebene wird die Art durch die
Bundesartenschutzverordnung (BArtSchV)
unter „besonderen“ Schutz gestellt. Vorschriften zum Schutz der laut FFH-Richtlinie und BArtSchV geschützten Arten werden in Deutschland durch das BNatSchG
geregelt. Der Europäische Gerichtshof bemängelte allerdings in einem Urteil vom 10.
Januar 2006, dass die Bundesrepublik ihrer
Verpflichtung zur Umsetzung der FFHRichtlinie in nationales Recht nur unzureichend nachgekommen sei. Den Belangen
europarechtlich besonders geschützter Arten
muss daher bei der Planung und Durchführung von BOV zukünftig mehr denn je genüge getragen werden.
54
Abb. 2: Die Beseitigung alter Trockenmauern
aus Weinbergen führt zu einem Verlust des
Lebensraumes der Mauereidechse.
Fig. 2: The removal of old dry stone walls
from vineyards results in habitat loss for the
Common Wall Lizard.
Consequently, the obligation arises to
preserve a favourable conservation status of
the species and to avoid negative effects on
its distribution and population size. On the
national scale, the species is protected by the
Federal
Species
Protection
Order
(BArtSchV) and the Federal Environmental
Protection Law (BNatSchG), which
stipulates the measures for the protection of
species named in the FFH-directive and
BArtSchV. However, in its judgement of 10
January 2006, the European Court of Justice
criticised an insufficient implementation of
the FFH-directive into national law. Hence,
the interests of species which are
specifically
protected
by
European
legislation have to be considered more than
ever in future planning and the realization of
land consolidation.
Erfassung & Bewertung
Monitoring & Assessment
Vor dem Hintergrund der aktuellen Rechtsprechung, bedarf es einer Klärung der
Frage, inwieweit im Rahmen der Bodenordnung ein großräumiger Interessensausgleich
erfolgen könnte. Unter Berücksichtigung des
artenschutzrechtlichen Handlungsspielraumes müssen Vorgaben und Notwendigkeiten
erörtert werden, die einen günstigen Erhaltungszustand der zu schützenden Arten bei
gleichzeitiger strukturell verbesserter landwirtschaftlicher Nutzung sicherstellen. Es
müssen Handlungsempfehlungen für die
Erhaltung und ggf. Aufwertung vorhandener
Lebensräume, sowie eine optimierte Gestaltung neuer Ersatzlebensräume formuliert
werden.
With regard to recent adjudication, the
extent to which a reconcilement of interests
could be effectuated within the framework
of farm consolidation needs to be elucidated.
Taking the latitude of species conservation
regulations into consideration, guidelines
and necessities have to be discussed which
ensure a favourable conservation status and
concomitant structural improvement of
agricultural structure. Recommendations for
the maintenance and refinement of existing
structures, as well as for the optimization of
compensatory habitats, need to be
developed.
In the scope of the present project, habitat
conditions and populations of the Common
Wall Lizard were assessed at aged stone
structures and at structures that have been
constructed
during
recent
land
consolidation. Furthermore, the success of a
population relocation that took place in the
course of a recently terminated land
consolidation was evaluated. From the
results, suggestions were derived about the
optimal design of future compensatory
habitat structures and about the possibilities
to enhance the habitat quality of existing
structures. Exposure to the sun, regular
maintenance
to
avoid
vegetation
encroachment and a high degree of
interconnectedness are essential for the
successful colonization of habitats and the
long-term survival of populations.
The conservation status was evaluated
separately for each population at the selected
study sites and plotted in survey maps. On
the basis of the results, recommendations
were formulated for the implementation of
species conservation measures in future land
consolidation practice, in conformity with
European legislation.
Abb. 3: Vielerorts dienen Gabionen als Ausgleichs-Lebensraum.
Fig. 3: In many places gabions provide compensatory habitat.
Im Rahmen dieses Projektes wurden die
Habitatbedingungen und Mauereidechsenpopulationen verschiedener, in vorangegangenen Flurbereinigungsverfahren neu errichteter Strukturen, sowie alter Strukturen
in einem in Planung befindlichen Verfahrensgebiet am Haardtrand erfasst. Weiterhin
wurde der Erfolg einer Umsiedlungsmaßnahme im Rahmen eines kürzlich abgeschlossenen Verfahrens überprüft. Anhand
der Ergebnisse wurden Handlungsempfehlungen für die Optimierung der Gestaltung
zukünftiger Ersatzhabitate bzw. Aufwertung
vorhandener Lebensräume formuliert. Für
die individuenreiche Besiedlung und das
langfristige Überleben der Populationen sind
Recommended course of action
The present study aimed at emphasising how
future land consolidation practice could
meet the demands of the FFH-directive
regarding the protection of endangered
species. In order to reveal potential
improvement measures, the efficiency of
55
vor allem eine günstige Exposition zur
Sonne, regelmäßige Pflege zur Vermeidung
von Verbuschung sowie eine gute Vernetzung mit anderen Populationen wesentlich.
Der Erhaltungszustand der Populationen in
den ausgewählten Gemarkungen wurde ermittelt und in Übersichtskarten dargestellt.
Anhand der Ergebnisse wurden planungsbezogene Handlungsempfehlungen für die
europarechtskonforme Umsetzung von Artenschutzmaßnahmen in zukünftigen BOV
abgeleitet.
compensatory and natural habitat structures
was assessed on the basis of habitat quality,
habitat connectedness, colonization rate and
density, as well as the survivability of
populations. For the development of a
species conservation management plan the
mode and range of long-term monitoring of
the conservation status was proposed.
Handlungsempfehlungen
Ziel der vorliegenden Untersuchung war es,
aufzuzeigen, wie in BOV den durch die
FFH-Richtlinie geforderten Artenschutzmaßnahmen optimal entsprochen werden
kann. Die Effizienz neu errichteter Ausgleichsstrukturen und vorhandener Lebensräume wurde anhand der Habitatqualität, der
Vernetzung, der Besiedlungsgeschwindigkeit und -dichte, sowie der Überlebensfähigkeit beurteilt, um Empfehlungen zu potentiellen Aufwertungsmaßnahmen einerseits
und zur Optimierung der Gestaltung neuer
Ausgleichslebensräume andererseits, abzuleiten. Zur Entwicklung eines artbezogenen
Managementplans auf Grundlage des aktuellen Artenschutzrechts und im Hinblick auf
einen Interessensausgleich in zukünftigen
BOV wurden Empfehlungen für die Art und
den Umfang einer längerfristigen Bestandsüberwachung zur Dokumentation eines
„günstigen Erhaltungszustandes“ gegeben.
Rechtlicher Handlungsspielraum besteht in
erster Linie in der Vermeidung von Beeinträchtigungen durch vorgezogene, funktionserhaltende oder Kompensations- Maßnahmen zum Erhalt des günstigen Erhaltungszustandes einer Population. Um einer
Verschlechterung des Erhaltungszustandes
entgegenwirken zu können, sind längerfristige, regelmäßige Bestandsüberprüfungen
erforderlich, die Entwicklungstrends rechtzeitig erkennen lassen.
Abb. 4: Populationen und Lebensräume von
P. muralis sind europarechtlich streng
geschützt.
Fig. 4: Populations and habitats of P. muralis
are strictly protected by European law.
Statutory freedom of action primarily
includes the possibility to prevent a negative
impact on the species’ conservation status
by previously arranged compensation
measures, which retain habitat functionality.
In order to prevent deterioration, long-term
monitoring is crucial for the early
recognition of development trends.
Kontakt
Contact
Dr. Guido Velten
Tel.: +49 (0)6321 / 671 – 422
guido.velten@agroscience.rlp.de
56
Innovative Pflanzenschutzsysteme
Innovative Plant Protecting Systems
Behandlung von Solitärbäumen mittels Stamminjektion
Treating solitary trees by means of trunk injection
Die Durchführung von Pflanzenschutzbehandlungen an Solitärbäumen in Agrarlandschaften und urbanen Räumen gestaltet sich
bisweilen schwierig und birgt gewisse Risiken.
Bei der Bekämpfung von Schädlingen und
Krankheiten mittels konventioneller Spritzund Sprühverfahren ist mit einem Eintrag
der eingesetzten Pflanzenschutzmittel in
angrenzende Flächen zu rechnen. Durch
Verwehung oder Abtropfen können diese
Substanzen in urbanen Räumen den Verkehr
sowie die Gesundheit von Passanten und
Anwohnern gefährden. In Agrarlandschaften
können die Einträge von Pflanzenschutzmitteln in Oberflächengewässern die Umwelt
belasten.
Die Anwendung geeigneter Wirkstoffe mittels Stamminjektion kann diese Einträge
jedoch minimieren bzw. unterbinden.
Until now, performing plant protective treatments on solitary trees in agricultural landscapes and urban areas has not only been
difficult but has also harboured certain risks.
When pests and diseases are controlled by
means of conventional spraying and sprinkling methods, it is assumed that the plant
protection agent applied will enter
neighbouring areas. Due to drift or dripdown, these substances can endanger traffic
and the health of passers-by and residents in
urban areas. In agricultural landscapes, the
entry of plant protection agents into surface
waters can pollute the environment.
Applying suitable agents by means of trunk
injection, however, can minimise or prevent
such emissions.
Abb. 1: ChemJet®-Bauminjektor
Fig. 1: ChemJet® tree injector
Abb. 2: Bohren des Injektionslochs
Fig. 2: Drilling the injection hole
The ChemJet® tree injector
Der ChemJet®-Bauminjektor
Ein in der Praxis (Australien) eingesetzter
Bauminjektor ist der ChemJet® (Abb. 1). Es
handelt sich hierbei um eine Art Spritze,
welche, nach vorheriger Montage am zuvor
One type of tree injector that is used in practice (Australia) is the ChemJet® (Fig. 1).
The ChemJet® is a type of syringe that is
attached to a pre-drilled trunk (Fig. 2). With
the force of a spring, the substance to be
administered is pushed into the xylem vessels of the tree requiring treatment (Fig. 3).
57
angebohrten Stamm (Abb. 2), die zu applizierende Substanz durch die Kraft einer
Feder in die Xylembahnen des zu behandelnden Baums drückt (Abb. 3).
Dieses Werkzeug hat sich bereits in experimentellen Untersuchungen zur Klärung
grundlegender Fragestellungen bewährt.
In experimental trials, this tool has already
succeeded in clarifying fundamental issues.
Die Platanennetzwanze
Die frühjährliche Injektion eines geeignet
erscheinenden Wirkstoffs in die Stämme
(Abb. 4) von drei, mit Platanennetzwanzen
befallenen Versuchsbäumen, erzielte in der
ersten Vegetationsperiode zunächst keinen
Erfolg. Im darauf folgenden Jahr resultierte
jedoch bereits während der Vegetationsperiode eine deutliche Verringerung des Befalls.
Im Herbst wurden keine Platanennetzwanzen mehr auf den drei Versuchsbäumen
detektiert; weder an den Blättern, noch unter
der Borke. Im Gegensatz dazu konnte zur
selben Zeit ein starker Befall an benachbarten Kontrollbäumen nachgewiesen werden
(Abb. 5).
Abb. 3: Applikationsvorgang
Fig. 3: Application process
The sycamore lace bug
Although in spring an agent that was
deemed suitable was injected into the trunks
of three experimental trees that were infested with sycamore lace bug (Fig. 4), no
success was initially achieved in the first
vegetation period. In the following year,
however, the treatment resulted in a considerable reduction of infestation, even during
the vegetation period. In autumn, no more
sycamore lace bugs could be detected on the
three experimental trees – neither on the
leaves nor beneath the bark. By contrast, a
more severe infestation of the neighbouring
control trees was detected at the same time
(Fig. 5).
Abb. 4: Stammapplikation
Fig. 4: Trunk application
Stammverletzungen
Leider resultieren durch den Einsatz mit
dem ChemJet® relativ große Wunden an
den Stämmen (Abb. 6).
58
Abb. 5: Platanenetzwanzen an der Borke
Fig. 5: Sycamore lace bugs on the bark
Stem wounds
Abb. 6: Injektionsloch
Fig. 6: Injection hole
Unfortunately, use of the ChemJet® resulted
in relatively large wounds to the trunks (Fig.
6). To avoid a secondary infestation of rot
fungi to these wounds, they were sealed with
a flexible adhesive, following the removal of
the injector (Fig. 7). After several months,
the wounds treated in the above manner
were easily healed over (Fig. 8). Nevertheless, the aim of future advancements should
be to mitigate such wounds.
Um einen Sekundärbefall mit Fäulepilzen an
diesen Wunden zu vermeiden, wurden selbige nach dem Entfernen des Injektors mit
einem flexiblen Kleber verschlossen (Abb.
7). Die so behandelten Verletzungen wurden
erfreulicherweise nach einigen Monaten
problemlos überwallt (Abb. 8). Dennoch
sollten künftige Entwicklungen die Verringerung solcher Verletzungen zum Ziel haben.
Abb. 7: Verschließen des Injektionslochs
Fig. 7: Sealing the injection hole
Own developments
Abb. 8: Überwallung der Verletzung
Fig. 8: Healing over the wound
A purpose-built needle (Fig. 9) has already
been developed and tested in collaboration
with the Faculty of Mechanical and Process
Engineering at the Technical University of
Kaiserslautern (Fig. 10 and 11).
59
Eigene Entwicklungen
Thanks to this development, the diameter of
the resulting wounds to the trunk has already
been reduced to a third of the original size.
Eine speziell für diesen Zweck entworfene
Kanüle (Abb.9) wurde bereits in Kooperation mit dem Fachbereich Maschinenbau der
TU Kaiserslautern entwickelt und getestet
(Abb. 10 und 11).
Der Durchmesser der am Stamm resultierenden Verletzungen konnte durch diese
Entwicklung bereits auf ein Drittel des ursprünglichen Ausmaßes begrenzt werden.
Abb. 9: Aufbau der neuen Kanüle
Fig. 9: Construction of the new needle
Abb. 10: Einschlagen der Kanüle
Fig. 10: Driving in the needle
The future of this successful collaboration
with the Technical University of Kaiserslautern has also been secured, thanks to funding
from the Deutsche Bundesstiftung Umwelt
(DBU) to research the subject of “Controlling the fire blight pathogen (Erwinia amylovora) in pomiculture by means of xylem
application without use of antibiotics”.
Kontakt
Contact
Abb. 11: Injektionsvorgang
Fig. 11: Injection process
Die erfolgreiche Zusammenarbeit mit der
TU Kaiserslautern bleibt auch künftig, durch
eine Förderung der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) zum Thema „Bekämpfung des Feuerbranderregers (Erwinia amylovora) im Obstbau mittels Xylemapplikation ohne Antibiotika“ erhalten.
60
Dr. Andreas Düker
Tel.: +49 (0)6321 / 671 – 481
andreas.dueker@agroscience.rlp.de
Ökochemie
Ecological Chemistry
Nationales Expositions- und Bioakkumulationsmomitoring mit einem Fungizid
National Exposure- and Bioaccumulation monitoring with a fungicide
Einleitung
Introduction
Als eine Bedingung für die Aufnahme
des Fungizids in die europäische Liste
zugelassener
Pflanzenschutzmitteln
(Annex I) wurde ein Umweltmonitoring
in Boden und Gewässersedimenten
gefordert. Wegen dieser Forderung
wurde ein Expositionsmonitoring für
Deutschland initiiert, um die Konzentration des Fungizids, nach wiederholter
Anwendung, in Boden, Sediment und in
Nichtzielorganismen in unmittelbarer
Nähe, sowie der weiteren Umgebung der
applizierten Flächen des Fungizids zu
messen.
As one condition of the inclusion of a
fungicide into the European list of registered pesticides (Annex I), the need to
address the environmental impact of
residues of the fungicide in soil and
aquatic sediment was identified. Therefore, an exposure monitoring was designed to investigate fungicide residues
in soil and sediment as well as in
non-target organisms close to the point
of application and at a wider area scale
following repeated use of the fungicide
in representative cereal-growing regions
of Germany.
Methodik
Methodology
Um die unterschiedlichen klimatischen
Bedingungen in den Getreideanbaugebieten Deutschlands zu erfassen, wurden
3 Monitoringebiete (Northeim, Lehrte,
Kraichgau) ausgewählt. Kriterien waren:
frühere langfristige Anwendung des
Fungizids, Applikation in 2005/06, enge
Nachbarschaft von Applikations- und
Nichtzielflächen, Neigung der behandelten Flächen ermöglicht Fungizideinträge durch Run-off, und die vorherrschende Windrichtung kann zu einem
Wirkstoffeintrag durch Abdrift während
der Applikation führen. Abb. 1 zeigt eine
typische Monitoringfläche mit der fungizidbehandelten Zielfläche und dem angrenzenden
Oberflächengewässer
(Nichtzielfläche). Das Fungizid wurde in
Winterweizen
entsprechend
guter
landwirtschaftlicher Praxis jeweils im
Frühjahr 2005/2006 mit einer Menge
von 250 g/ha ausgebracht.
Three monitoring regions (Northeim,
Lehrte and Kraichgau) were selected to
encompass different environmental conditions that are found in cereal areas of
Germany. The monitoring sites were
selected according to the following criteria: historical long-term use of the fungicide, and subsequent use in 2005/2006;
close relationship between target and
non-target areas; slope of the landscape
(run-off events); and wind direction. A
typical monitoring site is given in Fig. 1.
The fungicide was used in fields cultivated with winter wheat according to
GAP (one application at 250 g a.s./ha) in
spring 2005 and 2006. In 2005 and 2006,
four sampling occasions were defined:
before application, one week after application, after harvest and in autumn. Biota were only sampled in autumn 2005,
before application in 2006 and in autumn
2006. Earthworms were sampled at the
61
N
30
NW
NE
20
10
W
0
E
SW
SE
S
™ Google Earth©
gefährdetes Fliessge
wässer
Behandelte Fläche
Probenahme von Boden und
Regenwürmern
Probenahme Sediment,
Makroinvertebraten, Fische
Abb. 1: Luftbild einer Monitoringfläche und
Probenahmemuster
Fig. 1: Aerial view of a monitoring site and
sampling scheme
Für beide Jahre wurden je 4 Probenahmezeitpunkte festgesetzt: vor Applikation, eine Woche nach Applikation, nach
Ernte und im Herbst. Nichtzielorganismen wurden im Herbst 2005/06 und vor
Applikation 2006 beprobt. Als „Bodenbewohner“ wurden Regenwürmer auf
den applizierten Feldern gesammelt. Als
„Sedimentbewohner“ wurden bentische
Makroinvertebraten aus den Gewässern,
die direkt an die applizierten Felder
angrenzen, entnommen. Ebenfalls wurden aus diesen Gewässern Fische gefangen und analysiert. Aufgrund der Stellung von Fischen in der Nahrungskette
sollte hiermit das Anreicherungspotential, unter realistischen Bedingungen,
untersucht werden. Sediment-, Makroinvertebraten- und Fischproben wurden
ebenfalls aus Teichen der Region gewonnen um den Nahtransport des Fungizids zu beurteilen. Die Konzentration
des Fungizids in den Proben, wurde nach
Aufarbeitung mittels LC-MS/MS bestimmt.
Ergebnisse
Die in den Proben vor der ersten Applikation in 2005 gefundenen Bodenkonzentrationen des Fungizids (2,119 µg/kg) belegen frühere Applikationen
des Fungizids. Die Proben vor und nach
62
fungicide treated fields as representatives of soil-dwelling organisms. As representatives of sediment-dwelling organisms, benthic macroinvertebrates
collected from the water bodies next to
the treated fields were sampled and
analyzed. From these water bodies also
fish, which represent higher trophic
levels, were collected in order to assess
the biomagnification potential under
realistic exposure conditions. Sediment,
benthic macroinvertebrate and fish samples were also collected from ponds at
the area scale to assess if the fungicide is
subject to short-range transport. The
fungicide residues in soil, sediment and
biota samples were identified after workup by LC-MS/MS.
Results
Positive findings of low level fungicide
residues (2.1-19 µg/kg) in soil taken
before application in 2005 confirmed the
historical use of the fungicide. Further
sampling before and after application in
2005 and 2006 demonstrated that the
additional loading (9.5-204 µg/kg in
2005, and 59-182 µg/kg in 2006) was
below the nominal PECS of 208 µg/kg.
With the exception of one site
(0.49 µg/kg), the historical use of the
fungicide resulted in sediment concentrations <LOQ. Increases in sediment
concentrations were generally low following the fungicide applications in
2005 and 2006 (<1 µg/kg), and the results showed no trend towards accumulation. As a result of greater distances
between fungicide treated areas and the
area scale monitoring sites, sediment
concentrations were lower than those
seen at field scale, with values only
around or below the LOQ. As an example, the fungicide concentrations observed in the Lehrte soil (0-10 cm) and
in the adjacent aquatic sediment (05 cm) of the “Billerbach” ditch are given
160
140
1.6
Boden
Regenwürmer
Bioakkumulationsfaktor
1.4
1.2
[µg/kg]
120
1
100
0.8
80
0.6
60
0.4
40
0.2
20
W eiherbach
Söhlen
Krumberg
Lehrte
W eiherbach
Söhlen
Frühjahr 2006
Krumberg
Lehrte
W eiherbach
Söhlen
Herbst 2005
Krumberg
0
Lehrte
0
Bioakkumulations Faktor
180
in Fig. 2
250
Treated soil
Sediment
Application
1.4
1.2
200
1
0.8
150
0.6
100
0.4
50
Sediment [µg/kg]
300
Treated soil [µg/kg]
0.2
0
0
Apr-05
May-05
Jun-05
Jul-05
Sep-05
Oct-05
Nov-05
Jan-06
Feb-06
Mar-06
May-06
Jun-06
Jul-06
Sep-06
Oct-06
Nov-06
Applikation 2005/06 zeigten das die zusätzliche Fracht (9,5-204 µg/kg in 2005,
59-82 µg/kg in 2006) unterhalb der berechneten nominalen Boden-konzentration von 208 µg/kg lag. Mit Ausnahme
eines Standortes (0,49 µg/kg) konnte in
den angrenzenden Bachsedimenten kein
Fungizid aus früheren Anwendungen
nachgewiesen werden. Der Anstieg in
der Konzentration des Fungizids im
Sediment nach den Applikationen
2005/2006 war gering (<1 µg/kg) und
zeigte keinen Trend in Richtung einer
Anreicherung. Aufgrund der größeren
Distanzen zwischen den applizierten
Flächen und den Probenahmeorten in der
Region waren die Konzentrationen in
den Sedimenten geringer, mit Werten
um oder unter der Nachweißgrenze. Als
Beispiel sind die gemessenen Fungizidkonzentrationen im Lehrte Boden (0-10
cm) und im angrenzenden aquatischen
Sediment „Billerbach“ (0-5 cm) in Abb.
2 dargestellt.
Abb. 3 zeigt für alle Standorte und Probenahmezeitpunkte die im Boden und in
Regenwürmern gemessenen Konzentrationen des Fungizids sowie die berechneten Bioakkumulationsfaktoren.
Fig. 2: Fungicide in treated Lehrte soil
and adjacent aquatic sediment
Abb. 2: Fungizid in Lehrte Boden und
Sediment
The results of residues measured in
earthworms at the sites are given in
Fig. 3. The graph shows the fungicide
concentration in soil and earthworms
and the calculated bioaccumulation factor for all test sites and all sampling
dates.
Fungicide concentrations in earthworms
were in the majority of cases lower than
the corresponding soil concentrations
and generally correlated well with the
soil concentrations of the different field
sites. With one exception (1.34) the bioaccumulation factors were ≤1, indicating
that fungicide had not accumulated in
earthworms. In total 46 biota samples,
were sampled in ditches adjacent to and
in ponds in the neighbourhood of fungicide treated areas. The results are given
in Fig. 4a.
5% 2,50 und 4,65 µg/kg
13% 0,37 - 1,56 µg/kg
Herbst 2006
Abb. 3: Fungizidkonzentration im Boden, Regenwurm und Bioakkumulation
Fig. 3 Fungicide in soil, earthworms and
derived bioaccumulation factors
Die Fungizidkonzentrationen in den Regenwürmern waren in der Mehrzahl der
Fälle geringer als die entsprechende Bodenkonzentration. Beide Werte zeigten
50%
57%
45%
30%
> LOQ
< LOQ > LOD
< LOD
> LOQ
< LOQ > LOD
< LOD
Abb. 4: Fungizidkonzentration in Sedimentbewohnern (a) und Fischen (b)
Fig 4.: Fungicide residues in sediment
dwelling organisms (a) and fish (b)
63
eine gute Korrelation zueinander. Mit
einer Ausnahme (1,34) war der Bioakkumulationsfaktor ≤1, was eine Anreicherung des Fungizids im Regenwurm
unter Freilandbedingungen weitgehend
ausschließt.
Insgesamt wurden 46 verschiedene Organismenproben in Gewässern angrenzend zu den Applikationsflächen und in
Teichen der Anwendungsregion entnommen. Abb. 4a zeigt die Ergebnisse.
Nur 13% der Proben enthielten das Fungizid in Mengen größer als die Bestimmungsgrenze (0,33 µg/kg). Abgesehen
von einer Ausnahme waren die Konzentrationen des Fungizids in Sedimentbewohnern kleiner oder gleich der Sedimentkonzentration. Insgesamt wurden
40 Fischproben analysiert. Mit einer
Ausnahme waren alle Proben unter der
Bestimmungsgrenze
(0,59 µg/kg)
(Abb. 4b) unabhängig vom Probenahmeort und –zeitpunkt. Eine Anreicherung des Fungizids in Fischen über
die Nahrungskette kann daher weitgehend ausgeschlossen werden.
Fazit
Weder die frühere Anwendung des Fungizids noch die Applikationen in 2005
und 2006 führten zu höheren Konzentrationen des Fungizids in Regenwürmern, benthischen Makroinvertebraten
und Fischen, als die Konzentration in
ihrem Lebensraum oder ihrer Nahrung.
Das umfangreiche Monitorprogramm
konnte dazu beitragen, eventuelle unvertretbare Auswirkung auf den Naturhaushalt sicher identifizieren zu können.
Only 13% of the samples contained
fungicide above the LOQ (0.33 µg/kg).
With one exception the concentrations
observed in sediment-dwelling organisms were lower than, or in the range of,
sediment concentrations. In total 40 fish
were sampled. With one exception all
other fish contained fungicide below the
LOQ (0.59 µg/kg) (Fig. 4 b), independent of site or sampling occasion. Therefore, there is no evidence that fungicide
uptake via sediment-dwelling macroinvertebrates leads to significant concentrations in fish.
Conclusions
It can be concluded that neither the historical use of the fungicide nor the additional treatments in 2005 and 2006 led to
fungicide concentrations in earthworms,
benthic macroinvertebrates and fish
greater than the concentration of their
habitat or food.
The extensive exposure monitoring program makes an important contribution to
indentify potential indefensible effects to
the natural environment.
Kontakt
Contact
Dr. Gunnar Fent
Tel.: +49 (0)6321 / 671 – 244
gunnar.fent@agroscience.rlp.de
64
Stoffstrommanagement
Applied Material Flow Management
Energie aus Biomasse – Machbarkeit, Infrastruktur und Wirtschaftlichkeit
Biomass energy – feasibility, infrastructure and cost-effectiveness
Fossile Energien wie Erdöl, Erdgas und
Kohle haben den Nachteil, dass sie mit ihrer
Nutzung untergehen. Sicherlich sind unterschiedliche Nutzungspfade denkbar und
auch wahrscheinlich, letztlich haben aber
alle fossilen Energien die Eigenschaft der
Erschöpfbarkeit als gemeinsames Merkmal.
Hinzu kommt, dass die Verbrennung fossiler
Energien zur Emission von CO2 führt, was
sekundär zu einer Belastung der Umwelt
beiträgt. Die Nachteile fossiler Energien
schärfen den Blick für die überragenden
Eigenschaften der Bio-Energien. Die Novelle des Erneuerbaren Energien-Gesetzes legt
einen weiteren Biomasse-Begriff zugrunde.
Dieser umfasst neben Energiepflanzen und
Waldholz auch Biogas sowie die biologisch
abbaubaren Anteile der Abfälle von Haushalten, Industrie und Landwirtschaft. Biologische Energieressourcen sind zwar – ähnlich wie fossile Energien – auch erschöpfbar, dies setzt allerdings eine exzessive Nutzung voraus. Denn im Unterschied zu den
fossilen Energien sind alle Bio-Energien
grundsätzlich erneuerbar. D.h., dass es trotz
Nutzung möglich ist, den Bestand der Ressource aufrechtzuerhalten.
Vor dem Hintergrund des nahen Endes des
Ölzeitalters sind die nachwachsenden Rohstoffe (NawaRo) sehr gut geeignet, die sich
perspektivisch öffnende Schere zwischen
der weltweit steigenden Energienachfrage
und der unsicheren Expansion des Energieangebots – zumindest zum Teil – zu schließen. Eine zunehmende Nutzung der erneuerbaren Energien ermöglicht eine sparsamere Verwendung, also ein reduziertes Abbautempo der fossilen Energien. Das schont die
knappen fossilen Vorräte, die als Basisrohstoffe für bedeutsame nichtenergetische
Verwertungen, wie die Erzeugung von
Kunststoffen, einen hohen Wert haben und
kaum zu substituieren sind. Zusätzlich ist
Fossil fuels, such as oil, gas and carbon, are
disadvantageous because they are wasted
once used. Although different possibilities
of utilisation exist, all fossil fuels will ultimately be exhausted. Furthermore, combustion of fossil fuels leads to the emission of
CO2, resulting in environmental stresses.
The characteristics of energy from biomass
appear to be excellent, when considering the
above-mentioned disadvantages of fossil
fuels. The amendment of the Renewable
Energy Sources Act enlarges the definition
of biomass, including biogas and biodegradable materials from municipal, industrial and
agricultural waste in addition to energy
crops and wood. As with fossil fuels, biological energy resources are also exhaustible
raw materials, if used excessively. Unlike
fossil fuels, however, bio-energy is generally renewable. For this reason, these resources can be utilised without being exhausted.
Abb. 1: Trester als nachwachsender Rohstoff
für die Gewinnung von Energie aus Biomasse.
Fig. 1: Grape pomace as a renewable primary
product for the production of biomass energy
Renewable primary products are capable of
satisfying increased demands for energy.
With the prospective shortage of oil in mind,
they will be useful for compensating for the
65
Biomasse dank ihrer CO2-Neutralität und
Erneuerbarkeit gut geeignet, einen positiven
Beitrag zur Erreichung der energiepolitischen Ziele im Umweltschutz und der Versorgungssicherheit zu leisten.
Biogas aus Reststoffen
Die Biogaserzeugung aus landwirtschaftlichen und agroindustriellen Reststoffen sowie NawaRos ist ein bewährtes Mittel, aus
organischen Rohstoffen Energie zu erzeugen. Beispielsweise entspricht eine jährliche
Produktion von ca. 4,5 Mio. m³ Biogas einem Heizöläquivalent von ca. 2,4 Mio. Litern bzw. einer jährlichen CO2-Einsparung
von ca. 6.300 Tonnen. Neben allen ökologischen Vorteilen ist bei der Planung und dem
Bau einer Biogasanlage jedoch deren Wirtschaftlichkeit ausschlaggebend. Diese wiederum ist abhängig von den zur Verfügung
stehenden Rohstoffen und der zu erwartenden Energieausbeute und somit in der Regel
von den Ergebnissen einer Vorstudie. Bei
der Finanzierung entsprechender Baumaßnahmen wird die Vorlage einer solchen detaillierten Machbarkeitsstudie vorausgesetzt.
Abb. 2: Versuchslabor anaeroben Fermentation zur Untersuchung von Biogasmengen und
-qualitäten
Fig. 2: Laboratory for anaerobe fermentation
experiments to evaluate biogas quantity and
quality.
Grundsätzlich sind die zu erwartenden Biogaserträge bei der anaeroben Fermentation
von NawaRos zum größten Teil bekannt.
Allerdings handelt es sich hierbei in der
66
future lack of energy caused by increased
world-wide energy requirements and the
unsafe expansion of energy substitutes. The
increased utilisation of renewable energies
permits a more economical consumption of
fossil fuels, followed by less degradation.
Thus the limited supply of fossil fuels can be
saved for use as essential raw materials for
non-energetic purposes, such as in the production of plastics. In addition, due to its
CO2-neutrality and regenerability, biomass
helps make a positive contribution towards
attaining the energy policy aims with regard
to protecting the environment and securing
supplies.
Biogas from residues
The production of biogas from agricultural
and agro-industrial residues, as well as energy crops, is a proven method to generate
energy from organic materials. For example,
an annual production of approximately 4.5
million m³ biogas is equivalent to about 2.4
million litres of oil, or an annual CO2 reduction of approximately 6,300 tonnes. In addition to the environmental benefits, the decisive factor is the economic and costeffective operation in the planning and construction of biogas plants. This in turn is
dependent on available resources and the
expected energy output and, therefore, on
the results of a preliminary study. Detailed
feasibility studies need to be presented when
looking for funding for such construction
plans.
In principle, the expected biogas quantities
in the anaerobe fermentation of energy crops
are generally well known. However, in this
case we are dealing with biogas potentials
from “fresh” substrates. In particular, the
biogas potentials of co-substrates cannot
simply be added, due to their different inhibitions. Moreover, the expected yields of
biogas, e.g. grape pomace, are heavily dependent on the treatment measures. Furthermore, the accumulated "rotted sludge"
from anaerobic fermentation can be used as
a fertilizer (for example, as a replacement
for pomace in vineyards) due to its high
nutrient levels (biochemical nutrients are not
converted and accumulate in the sludge).
Regel um die Biogaspotentiale „frischer“
Substrate bzw. bekannte Silagen wie aus
Mais. Insbesondere können bei einer KoVergärung aufgrund von möglichen Hemmungen die einzelnen Biogaspotentiale der
Ko-Substrate nicht einfach „addiert“ werden. Zusätzlich sind die zu erwartenden
Biogaserträge z.B. von Traubentrester stark
abhängig von den Aufbereitungsmaßnahmen. Weiterhin bietet es sich an, den bei
einer anaeroben Vergärung anfallenden
„ausgefaulten Schlamm“ aufgrund seiner
hohen Nährstoffgehalte (Nährstoffe werden
biochemisch nicht umgesetzt und reichern
sich im Schlamm an) als Dünger zu verwerten (z.B. als Ersatz für den Trester im Weinberg). Es ist daher zusätzlich erforderlich,
den ausgefaulten Schlamm hinsichtlich seines Düngewertes und seiner Schwermetallgehalte vor dem Hintergrund der Düngemittel- und Klärschlammverordnung zu analysieren. Im Hinblick auf einen optimierten
Gasertrag in der geplanten Großanlage und
einer möglichen Verwertung des AnaerobSchlamms müssen daher im Rahmen von
Laborversuchen etliche Untersuchungen
durchgeführt werden:
It is therefore also necessary to analyse the
rotted sludge with regard to its fertilizer
quality and concentrations of heavy metals
in terms of the Fertilizer and Sewage Sludge
Regulation. With regard to the optimised
yield of gas in the planned plants and the
possible use of the anaerobic sludge, several
investigations have to be carried out in the
laboratory:
Feasibility and cost-effectiveness
The effective performance and costeffectiveness of planned biogas plants are
dependent on the potentials of available raw
materials, the location, and the potential for
treating and storing the substrates to ensure
a year-round uniform substrate mix and the
expected biogas quantities and qualities. In
addition to the established process technology and the associated investments, these
are the key criteria for or against the construction of a biogas plant.
Machbarkeit und Wirtschaftlichkeit
Die effektive Leistung und Wirtschaftlichkeit einer geplanten Biogasanlage ist abhängig von den zur Verfügung stehenden Rohstoffpotentialen, dem Standort, den Möglichkeiten zur Aufbereitung und Lagerung
der Substrate zur Gewährleistung eines
ganzjährig einheitlichen Substratmixes und
den zu erwartenden Biogasmengen und –
qualitäten. Neben der eingesetzten Verfahrenstechnik und den damit verbundenen
Investitionen sind dies die entscheidenden
Kriterien für oder gegen den Bau einer Biogasanlage. Im Vorfeld der konkreten Bauplanung und zur Realisierung eines Großprojektes können durch die Arbeitsgruppe
Stoffstrommanagement im Rahmen einer
Machbarkeitsstudie nachstehend aufgeführte
Untersuchungen abgearbeitet werden.
Abb. 3: GIS Karte zur Charakterisierung der
Agrarflächen in der Umgebung von Neustadt.
Fig. 3: GIS map for the characterisation of
agricultural areas in the surrounding areas of
Neustadt, Weinstrasse.
Prior to specific construction planning and
the realisation of a large project, the Applied
Material Flow Management working group
is able to perform the investigations listed
below.
- Analysis and characterisation of agricultural areas using geographic information
systems (GIS), see Fig. 3
- Calculation of the actually available
67
- Analyse und Charakterisierung von Agrarflächen mit Hilfe digitaler Geodaten,
siehe auch Abb.3
- Berechnung der tatsächlich vorhandenen Rohstoffpotentiale in einer Region
- Erstellung einer Datenbank mit allen
potentiellen Rohstofflieferanten
- Möglichkeiten zur Aufbereitung, Konservierung und Lagerung der Substrate
- Untersuchungen zur Fermentation im
Hinblick auf die Biogasausbeute und –
qualität
- Ermittlung von möglichen Standorten
unter Berücksichtigung der vorhandenen Infrastruktur
- Überprüfung der Wirtschaftlichkeit der
geplanten Anlage
- Durchführung von Antrags- und Genehmigungsverfahren
- Beurteilung der Einsatzfähigkeit des
Gärsubstrates als Dünger
Zusammenfassung und Ausblick
Die Ausbauziele der Bundesregierung, den
Anteil der regenerativen Energien am Primärenergieverbrauch bis 2020 auf 20% und
bis 2050 auf 50% zu steigern, können ohne
die erheblichen Potentiale der Biomasse
nicht erreicht werden. Auf Basis dieser umweltpolitischen Rahmenbedingungen ist es
daher erforderlich, neue Technologien zur
Nutzung von Biomasse als Energieträger zu
entwickeln und praxisreif zu machen.
Die RLP AgroScience GmbH beabsichtigt,
durch Machbarkeitsstudien im Vorfeld der
konkreten Planung von Biomasseanlagen
den Ausbau der Erneuerbaren Energien in
Rheinland-Pfalz voranzutreiben. Neben der
Einsparung von fossilen Ressourcen ist hierbei die Minderung von CO2-Emissionen
zentrales Ziel unserer Arbeit.
-
substrate potential in a region
Creation of a database containing all potential suppliers of raw materials
Possibilities of processing, preserving
and storing substrates
Studies on fermentation with regard to
biogas yield and quality
Identification of possible biogas plant
sites taking into account the existing infrastructure
Review of the efficiency of the planned
plant
Execution of application and approval
procedures
Evaluation of the utilisability of the residues of fermentation as fertilizer
Summary and outlook
The goal of the federal government to increase the percentage of renewable energies
to 20% by 2020 and to 50% by 2050 will not
be attained without the significant potentials
of biomass. Based on these environmental
conditions, it is therefore necessary to develop new technologies for the efficient use
of biomass as a renewable energy source
and to put these procedures into practice.
RLP AgroScience GmbH intends to increase
the percentage of renewable energy in
Rhineland-Palatinate by carrying out feasibility studies prior to the specific planning
of biomass systems. In addition to saving
fossil resources, a central objective of our
work is to reduce CO2 emissions.
Kontakt
Contact
Thorsten Pollatz
Tel.: +49 (0)6321 / 671 – 348
thorsten.pollatz@agroscience.rlp.de
68
Umweltinformationssysteme
Environmental Information Systems
GIS-basierte Modellierung von Kleinklimafaktoren
GIS-based modelling of microclimate factors
Einleitung
Introduction
Ein Forschungsfeld der Arbeitsgruppe Umweltinformationssysteme (AG UIS) stellt die
Erfassung und Ableitung ertragsrelevanter
Standortfaktoren, insbesondere im Bereich
lokales Geländeklima dar. Im Mittelpunkt
aktueller Untersuchungen steht die Quantifizierung der potentiellen Sonneneinstrahlung
und der Frostgefährdung mittels GeoInformations-Systemen (GIS) für rheinlandpfälzische Weinanbaugebiete. Dies ist zum
Beispiel wichtig für die Beurteilung der
natürlichen Bedingungen an einem Rebenstandort, welche sich letzten Endes auf die
Qualität der Trauben auswirken.
One field of research of the Workgroup Environmental Information Systems (WG EIS)
is gathering and deriving site-related factors
that are relevant to crops. The main focus of
the current research is quantifying potential
solar radiation and the risk of frost in Rhineland-Palatinate vine-growing regions using
geographic information systems (GIS). This
is important, for example, in the evaluation
of natural conditions in vineyards and, ultimately, to the quality of the grapes.
Abb. 1: Betrachtungen zur Frostgefährdung
im GIS (Snapshot)
Fig. 1: Considerations on frost hazard in the
GIS (snapshot)
State of research
In recent years, many analogue microclimate
maps concerning solar radiation and the risk
of frost in Rhineland-Palatinate vinegrowing regions initially generated by the
German Weather Service (Deutscher Wetterdienst, DWD) between the 1960s and
1980s, have been digitised. This data, which
has since been digitised, forms the basis of
further models. Furthermore, they are provided to interested wine-growers and public
authorities. The overview map for the risk of
frost for the Palatinate and Rhinehesse is
freely accessible at www.geoportal.rlp.de.
The microclimate data can be used in manifold topics concerning viticulture:
- choice of variety, fertilisation, plant
protection
- consulting
- administrative purposes
- characterisation of location (quality of
vineyards)
- marketing (posters, brochures)
- terroir research
To improve the database generated from the
69
Forschungsstand
In den vergangenen Jahren wurden von der
AG UIS zahlreiche analoge Kleinklimakarten zu Frostgefährdung und Sonneneinstrahlung in rheinland-pfälzischen Weinanbaugebieten digitalisiert, welche zwischen den
60er und 80er Jahren vom Deutschen Wetterdienst (DWD) erstellt wurden. Diese nun
digital vorliegenden Daten werden als
Grundlage für weitergehende Modellierungen verwendet. Außerdem werden sie für
interessierte Winzer und alle Landesbehörden zur Verfügung gestellt. Die Übersichtskarte zur Frostgefährdung für die Pfalz und
Rheinhessen kann für jeden zugänglich auf
der Internetseite www.geoportal.rlp.de abgerufen werden.
Zur Anwendung können die Kleinklimadaten dabei in vielfältigen Themengebieten
rund um den Weinbau kommen:
- Sortenwahl, Düngung , Pflanzenschutz
- Beratung
- administrative Zwecke
- Standortcharakterisierung (Lagegüte)
- Marketing (Werbeprospekte, Plakate)
- Terroir-Forschung
Zur Verbesserung der Datengrundlage aus
den digitalisierten Karten werden Geländemodellierungen zur Ableitung kleinklimarelevanter Parameter (z.B. potentielle Besonnung, Kaltluftabflüsse etc.) auf Basis hochauflösender Geländemodelle durchgeführt.
Die Ergebnisse können anschaulich in 3DDarstellungen visualisiert werden.
Aktuelle Forschung
Eine aktuelle Diplomarbeit befasst sich mit
der Modellierung der Frostgefährdung auf
Basis hochauflösender digitaler Geländemodelle (DGM 10 des Landesvermessungsamtes Rheinland-Pfalz) am Beispiel des Weinanbaugebiets Mosel. Die Frostgefährdung
spielt in den meisten deutschen Weinbauregionen eine entscheidende Rolle, weil vor
allem Spätfröste im Frühjahr zur Zeit des
Knospenaustriebs bzw. zu Beginn der Blüte
schwere Störungen des Rebenwachstums
bewirken können, so dass innerhalb weniger
70
digitised maps, digital climate models to
derive parameters relevant to microclimates
(e.g. solar radiation, cold air flow, etc.)
based on high-resolution digital landscape
models were implemented. The results can
be
graphically
visualised
in
3Dpresentations.
Abb. 2: Die Frostgefährdung kann auch dreidimensional dargestellt werden.
Fig. 2: The risk of frost can also be displayed
three-dimensionally
Recent research
A recent Diplom thesis explores the modelling of frost risk on the basis of highresolution digital landscape models (DGM
10 by Rhineland Palatinate Land Survey
Office) using the example of the Moselle
vine-growing region. The risk of frost plays
a significant role in most German vinegrowing regions. Late frost in spring, when
buds and flowers are beginning to form, can
particularly lead to the severe disturbance of
vine growth. The whole annual return can be
endangered within a matter of hours,.
Stunden der gesamte Jahresertrag gefährdet
sein kann.
Ergebnisse
Mit Hilfe von Geo-Informations-Systemen
lassen sich Parameter simulieren, die einen
Einfluss auf die Frostgefährdung ausüben.
Als Haupteinflussgrößen wurden die Höhe
über der Tiefenlinie, Hangneigung und Oberflächenkrümmung bestimmt. Mit Hilfe
dieser drei Parameter lässt sich eine sinnvolle und realitätsnahe Frostgefährdung modellieren, die lokale topographische Reliefgegebenheiten sehr gut erfassen kann.
2538500
2540000
2541500
2543000
5500800
.
5499200
Saar
5497600
Abb. 3: Herkömmliche analoge Kleinklimakarten zur Sonneneinstrahlung bei Boppard
(Mittelrhein)
Fig. 3: Conventional analogue microclimate
maps concerning solar radiation close to Boppard (Middle Rhine)
5496000
5494400
With the aid of geographic information systems, the parameters that influence frost risk
can be simulated. The main parameters that
influence frost are altitude above depth contour, slope and curvature. Pertinent and realistic frost risk can be modelled using these
three parameters, enabling local topographic
relief realities to be captured accurately.
2544500
Frostgefährdung
selten
gering
5492800
Results
mäßig
stark
sehr stark
0
1.000
2.000
m
Abb. 4: Ausschnittkarte zur modellierten
Frostgefährdung an der Saar
Fig. 4: Detailed map of modelled risk of frost
at the Saar (river)
Die Rasterdaten der drei Parameter wurden
in fünf Klassen reklassifiziert und mit einem
Punktwertungssystem gewichtet. Der Frostgefährdungsparameter „Höhe über der Tiefenlinie“ erhielt aufgrund des starken Einflusses eine dreifache Gewichtung, die beiden anderen Parameter wurden einfach gewichtet. Die Bewertungspunkte der einzelnen Parameter wurden schließlich summiert
und in Frostgefährdungsklassen aufgeteilt.
The raster data of these three parameters
were reclassified in five parameters and
weighted with a point-based valuation system. Due to its considerable influence, the
parameter of potential frost risk “Altitude
above depth contour” was weighted threefold. The other two parameters were given
single-weighting. The valuation points of the
single parameters were added and classified
in frost risk categories.
The result shows high accuracy in simulating category borders of the DWD. Inside the
single categories a significantly refined and
locally differentiated frost risk could be
simulated, based on the digital landscape
model. This model can be transferred to
other vine-growing regions.
71
Das Ergebnis zeigte eine hohe Genauigkeit
bei der Nachbildung der Klassengrenzen des
Deutschen Wetterdienstes. Innerhalb der
einzelnen Klassen konnte durch das hochauflösende digitale Geländemodell eine
deutlich verfeinerte und lokal differenziertere Frostgefährdung modelliert werden, die
auch auf andere Weinanbaugebiete mit einer
ähnlichen Reliefstruktur übertragbar ist.
Kontakt
Contact
Dr. Matthias Trapp
Tel.: +49 (0)6321 / 671 – 426
matthias.trapp@agroscience.rlp.de
72
Publikationen
Publications
AlPlanta - Institut für Pflanzenforschung
AlPlanta - Institute for Plant Research
Publikationen
Publications
Ben Amar A., Bassler A., Ghorbel A.,
Mliki A., Krczal G., and Wetzel T. (2007).
Determination of the length of the poly(A)
tails of the Arabis mosaic nepovirus
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Ben Amar A., Cobanov P., Boonrod K.,
Krczal G., Bouzid S., Ghorbel A. Reustle
G. M. (2007). Efficient Procedure for
Grapevine Embryogenic Suspension
Establishment and Plant Regeneration: Role
of Conditioned Medium for Cell
Proliferation, Plant Cell reports, 26 (9),
1439-1447.
Bisogni C., Ciccotti A.M., Salvadori A.,
Moser M., Grando M.S., Jarausch W.
(2007). Effect of different strains of
Candidatus phytoplasma mali in susceptible
and resistant Malus genotypes inculated by
in vitro grafting. Bulletin of insectology, 60,
(2), 205-206.
Danet J.-L., Bonnet P., Jarausch W.,
Carraro L., Skoric D., Labonne G.,
Foissac X. (2007). Imp and secY, two new
markers for MLST (multi locus sequence
typing) in the 16SrX phytoplasma
taxonomic group. Bulletin of insectology,
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Jarausch B., Fuchs A., Schwind N.,
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picta as most important vector for
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and neighbouring regions. Bulletin of
insectology, 60, (2), 189-190.
Jarausch B., Fuchs A., Mühlenz I., Lampe
I., Harzer U., Jarausch W. (2007).
Research on European stone fruit yellows
(ESFY) in Germany. Bulletin of insectology,
60, (2), 389-390.
Jarausch B., Jarausch W. (2007). Neu:
Informationen zum Thema Apfeltriebsucht
im Internet. Obstbau (12/2007), 640.
Jarausch B., Jarausch W. (2007). Neu im
Internet: Bestimmungsschlüssel für
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Obstbau (12/2007), 641.
Jarausch B., Mühlenz I., Fuchs A., Lampe
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Promotion
Conferral of a doctorate
Bisognin C. (2007): Study of the natural
resistance towards apple proliferation
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resistance screening system in view of the
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Agrarwissenschaftliche Fakultät Universität
Hohenheim
Khidr Y. (2007): Development of a strategy
to induce RNA-silencing in squash against
virus diseases by genetic transformation.
Universität Hohenheim
Vorträge
Lectures
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de Silencing chez Nicotiana benthamiana
infecte par le virus de la mosaique de
l’arabette. Xieme Rencontre de Virologie
Végétale,
28/01-02/02/2007,
Aussois,
France.
Fuchs A.: Ergebnisse aus dem ProInnoProjekt zum ESFY. Neustadt/W., 6. März
2007
Fuchs A.: Aktuelles zur Steinobstvergilbung
(ESFY).
Bundesarbeitstagung
für
Pflanzenschutzberater
im
Obstbau,
Grünberg, 23. Oktober 2007
Höfer M.: Molekulare Analyse zur
Salzstress Toleranz in tunesischen V.
vinifera Sorten. Frühjahrstagung des FDW
in Oppenheim, AK „Rebenzüchtung“, 27.
März 2007
Jarausch B.: Präsentation eines Internetgestützten
Bestimmungsschlüssels
für
Psylliden auf Rosaceen in Mitteleuropa.
Bundesarbeitstagung für Pflanzenschutzberater im Obstbau, Grünberg, 23. Oktober
2007
Jarausch B.: Cacopsylla picta as most
important
vector
for
Candidatus
Phytoplasma mali in Germany and
neighbouring regions. First International
Phytoplasmologist Working Group Meeting,
Bologna, Italy, 12-15 November 2007
Jarausch B.: Research on European stone
fruit yellows (ESFY) in Germany. First
International Phytoplasmologist Working
Group Meeting, Bologna, Italy, 12-15
November 2007
Jarausch W.: Aktueller Stand der
Forschungsareiten zur Apfeltriebsucht. 54.
Südtiroler Obstbautagung, Meran, 09.
Januar 2007
Jarausch W.: Das Chlorotische Blattrollen
der Aprikose (ESFY). Pfirsich- und
Aprikosentagung, Neustadt/W., 6. März
2007
Jarausch W.: Präsentation der website
„Apfeltriebsucht“. Bundesarbeitstagung für
Pflanzenschutzberater
im
Obstbau,
Grünberg, 23. Oktober 2007
Jarausch W.: Breeding of apple rootstock
resistance to ‘Candidatus Phytoplasma
mali’. First International Phytoplasmologist
Working Group Meeting, Bologna, Italy, 1215 November 2007
Jarausch W.: Gene expression study in
different Ca. Phytoplasma mali-infected
micropropagated Malus genotypes. First
International Phytoplasmologist Working
Group Meeting, Bologna, Italy, 12-15
November 2007
Krczal G.: Einsatzmöglichkeiten von BtMais. Vortrag für den Bauernverband
Speyer, Römersberg, 29. Januar 2007
Krczal
G.:
Gentechnik
in
der
Landwirtschaft allgemein und insbesondere
in Deutschland. Vortragsveranstaltung des
Landwirtschaftlichen Clubs Mannheim,
Schriesheim 25. Januar 2007
Krczal G.: Anwendungsmöglichkeiten der
Gentechnik in der Landwirtschaft, speziell
im
Gemüsebau.
19.
Heilbronner
Gemüsebautag, Heilbronn, 06. Februar 2007
Krczal G.: Gentechnik und Nutzpflanzen.
Liberales Forum Oppenheim, Oppenheim
05. März 2007
Krczal G.: Einsatzmöglichkeiten der
Gentechnik im Wein- und Obstbau.
Vortragsveranstaltung für Mitarbeiter der
BASF, Neustadt, 06. März 2007
Gentechnik in der landwirtschaftlichen
Produktion. Sitzung des Fachausschusses für
„Pflanzliche Produktion“ des Bauern- und
Winzerverbandes
Rheinland-Nassau,
Koblenz 07. März 2007
Krczal G.: Gentechnik im Gartenbau.
Gartenbauverband
Lachen-Speyerdorf,
Lachen, 13. März 2007
Krczal G.: Vorstellung der Arbeiten von
AlPlanta – Institute for Plant Research.
Exkursion
des
Instituts
für
Gartenbauwissenschaften
Fachgebiet
Phytomedizin der Humboldt Universität
Berlin
Gentechnik in der Gemüsezüchtung. Besuch
der Gruppe Lava (Belgische GemüseQualitätsmanager) in Neustadt 26. Juni 2007
Kopp B.: Untersuchungen zur SBP-BoxGen vermittelten Blühverfrühung in Raps.
Workshop AK Gentechnik, Gesellschaft für
Pflanzenbiotechnologie, Neustadt, 12. Juli
2007
75
Grünen Gentechnik in der Landwirtschaft.
Besuch von Mitgliedern des Heinrich Pesch
Haus, Center for Applied Ethics,
Ludwigshafen/Rhein in AlPlanta – Institute
for Plant Research am 04. Juli 2007
Krczal G.: Grüne Gentechnik. Besuch des
Seniorenverbandes der CDU in AlPlanta –
Institute for Plant Research am 06.
September 2007
Krczal G.: The conserved FRNK box in the
plant viral suppressor Hc-Pro is required for
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University of Greenwich, UK, 11-12.
September 2007
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Horticultural Research Institute, Yangling,
China, 16.10.2007
Krczal G.: Epigenetics Seminar, University
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Reustle G.M.: Erzeugung Markergen-freier
Reben durch Nutzung des Cre-Iox
Rekombinationssystems.
BMBFVerbundprojekt
‚Sicherheit
transgener
Pflanzen’, Berlin, 07.-08. März 2007
Reustle
G.M.:
Entwicklung
und
Überprüfung von Strategien zur Erzeugung
virusresistenter Reben, - Einsatz der
Gentechnik als Ergänzung zur klassischen
Züchtung. OIV-Weltkongress für Reben und
Wein, Budapest, Ungarn, 10.-16. Juni 2007
Reustle G.M.: Gentechnik in der
Landwirtschaft. Mitgliederversammlung der
Tabakanbauer, Hatzenbühl, 12. Oktober
2007
Reustle G.M.: Development and evaluation
of strategies to produce virus resistant
grapevines – use of transgenic approaches to
complete traditional breeding. Grapevine
Transformation Technologies, COST-action
858, Neustadt/W., 24.-29. Oktober 2007
76
Reustle G.M.: Seminar on Grapevine
Transformation. Université de Bordeaux,
UMR Ecophysiologie et Génomique
Fonctionelle de la Vigne.
Sanfacon H., Wetzel T., Bassler A.,
Chisholm J.: Genomic organization of
arabis mosaic nepovirus RNA 1: Proteolytic
processing assays delineate two protein
domains upstream of the putative NTBbinding protein. Annual Meeting of the
American Society of Virology, Cornvallis,
Oregon, USA, 14-18/07/2007
Wallbraun M.: Anwendungsmöglichkeiten
der grünen Gentechnik in der Landwirtschaft. Besuch des Landwirtschaftlichen Clubs Mannheim, Neustadt/W., 13.
Juli 2007
Wassenegger M.: Nuclear RNAi-mediated
epigenetic gene regulation in plants.
Societas biochemical,
biophysica et
microbiologica
Fenniae,
Scientific
symposium on Epigenetics, Helsinki,
Finnland, 28. März 2007
silencing in plants: A mediator of epigenetic
phenomena. The world of small non-coding
RNAs: from basic to applied science, Rom,
Italien, 11.-12. Juni 2007
silencing in plants: A mediator of epigenetic
phenomena.
Gesellschaft
für
Pflanzenbiotechnologie, Workshop 2007,
Neue Impulse aus der Grundlagenforschung
für die angewandte Pflanzenbiotechnologie,
Neustadt/W., 12.-13. Juli 2007
Wassenegger M.: Viroide. Fachgruppe
Jungpflanzen, Neustadt/W., 18. September
2007
Wetzel T.: Plant virus detection in Neustadt
– State of the art. Ringtest Meeting –
Detection of plant viruses, Gembloux,
Belgique, 27/02-01/03/2007
Poster
Posters
Dupuis L., Bassler A., Krczal G. Wetzel
T.: Analyse du phenomene de „recovery“ et
de silencing chez Nicotiana benthamiana
infecte par le virus de la mosaique de
l’arabette. XI Rencontres de Virologie
Vegetale,
Aussois,
France,
28/0101/02/2007
Dupuis L., Bassler A., Krczal G. and T.
Wetzel: Search for symptom determinants
on the genomic RNAs of the Arabis mosaic
nepovirus. Advances in Virology, University
of Greenwich, UK, 11.-12. September 2007
Heim F., Lot H., Delecolle B., Krczal G.,
Wetzel T.: Le virus de la marbrure jaune de
la laitue (lettuce yellow mottle virus), un
noveau cytorhabdovirus. XI Rencontres de
Virologie Vegetale, Aussois, France, 28/0101/02/2007
Heim F., Lot H., Delecolle B., Krczal G.,
Wetzel T.: Lettuce yellow mottle virus
(LYMoV), a new cytorhabdovirus infecting
lettuce. DPG-AKV meeting, Quedlingburg,
Germany
Höfer M., Daldoul S., Jouira H.B.,
Linhard C., Ghorbel W., Krczal G.,
Reustle G.M.: Molecular approaches to
characterise salt stress tolerance in
Mediterranean grapevine. COST 858
workshop: “Understanding the genetic and
molecular basis of quality and production
traits in grapevine: from traits to genes and
backwards” in Logroño, La Rioja, Spain,
May 6-8th 2007
Krczal G.: Novel approaches for transgenic
virus resistance in plants – plantibodyderived strategies. XI Rencontres de
Virologie Vegetale, Aussois, France, 28/0101/02/2007
Wallbraun M., Khidr Y., Wetzel T.,
Cobanov P., Krczal G., Reustle G.M.:
Agrobacterium-Mediated Transformation of
Embryogenic Calli to Induce Virus
Resistance
in
Squash.
International
Conference
Plant
Transformation
Technologies, Wien, Österreich, 04.-07.
Februar 2007
Beiträge in Medien
Press coverage
Schwerpunkt Epigenetics:
Interview mit dem Thema Epigenetik,
Nationales Radio Finnland (YLE) mit
Journalistin Sisko Loikkanen
Lehraufträge
University teaching positions
Krczal G.:
- Plant Biotechnology
FH Mannheim, Fachbereich Biotechnologie
(MSc Biotechnology), Wintersemester
FH Mannheim, Department „Biotechnologie
(MSc Biotechnology)“, winter term.
- Grüne Gentechnik
Green Genetics
FH Bingen, Fachbereich “Life Sciences and
Engineering”, Sommersemester
FH Bingen, Department “Life Sciences and
Engineering”, summer term.
Reustle G.M.:
- Molekularbiologie und Biotechnologie der
Pflanzen
Molecuar Biology and Biotechnology of
Plants
Universität Hohenheim, Institut für Pflanzenzüchtung, Saatgutforschung und Populationsgenetik, Sommersemester
Universität Hohenheim, Institut für Pflanzenzüchtung, Saatgutforschung und Populationsgenetik, summer term.
77
- Biotechnologische Verfahren in der Pflanzenzüchtung
Biotechnological Methods in Plant Breeding
Universität Hohenheim, Institut für
Populationsgenetik, Wintersemester
Universität Hohenheim, Institut für Pflanzenzüchtung, Saatgutforschung und Populationsgenetik, winter term.
Jarausch W.:
- Deutsche Phytomedizinische Gesellschaft
(DPG)
- International Society for Horticultural
Science (ISHS)
- Arbeitsgruppe “Apfeltriebsucht”
- Scientific commitee „International Phytoplasmologist Working group (IPWG)
Wallbraun M.:
- Plant Biotechnology
FH Mannheim, Fachbereich Biotechnologie
(MSc Biotechnology), Wintersemester
FH Mannheim, Department „Biotechnologie
(MSc Biotechnology)“, winter term.
Krczal G.:
(DPG)
- International Society for Horticultural
Science (ISHS), Working Group on Fruit
Tree Viruses
- Scharka Working Group of ISHS
- American Phytopathological Society
- European Plant Protection Organization
(EPPO), Panel on Pathogen-tested Ornamentals (Ers)
- Deutsche Gartenbauliche Gesellschaft
(DGG), Arbeitsgruppe „Virus Diseases of
Fruit Trees“
- Gesellschaft für Pflanzenzüchtung
- Gesellschaft für Virologie e.V.
- Grüne Gentechnik
Green Genetics
FH Bingen, Fachbereich “Life Sciences and
Engineering”, Sommersemester
FH Bingen, Department “Life Sciences and
Engineering”, summer term.
Wassenegger M.:
- Umhabilitierung an die Universität
Heidelberg
- Lecture 13.12. 2007: Molecular bottlenecks of transgene expression in higher
plants
- Vertiefungskurs:
Anwendung des RNA interference zur
Funktionsaufklärung pflanzlicher Gene
Mitgliedschaften in Fachorganisationen und Gremien
Memberships of Professional Organisations and Bodies
Höfer M.U.:
- Deutsche Botanische Gesellschaft und
deren Sektion Pflanzephysiologie und
Molekularbiologie
- American Society of Plant Biologists
Jarausch B.:
- Arbeitsgruppe “Apfeltriebsucht”
- Scientific commitee „International Phytoplasmologist Working group (IPWG)
78
Reustle G.M.:
- Gesellschaft für Pflanzenbiotechnologie
- Forschungsring des Deutschen Weinbaus
(FDW) bei der DLG
Wallbraun M.:
- Gesellschaft für Pflanzenbiotechnologie
Wetzel T. :
- Societe Francaise de Phytopathologie
(SFP)
- Comoviridae Sub Group of the International Comitee of Virus Taxonomy (ICTV)
- Association of Applied Biologists (AAB)
Publikationen
Publications
Institut für Agrarökologie
Institute for Agroecology
Publikationen
Publications
Patente
Patents
Düker A., Kubiak R., Höfer V.,
Rothmeier M. (2007): Umweltschonender
Weinbau durch Stammapplikation von
Pflanzenschutzmitteln. Shaker Verlag.
Vorrichtung und Verfahren zum Applizieren
von Substanzen in die Gefäßbahnen von
verholzten Pflanzen. Deutsches Patent- und
Markenamt, Patentnummer DE 10 2006 018
993 A1 2007.11.08.
Düker A., Rothmeier, M (2007):
Stammapplikation – Etappenziel erneut
erreicht. Das deutsche Weinmagazin, 7, 8,
34-38.
Fent G., Kubiak R. (2007): Outdoor wind
tunnel experiments with vine to asses the
shortrange
transport
and
deposition
behaviour of volatilised pesticides. XIII
Symposium
Pesticide
Chemistry
–
Environmental Fate and Ecological effects.
A.A.M. Del Re, E. Capri, Fragoulis and M.
Trvisan (Eds.) 262-269.
Nendel, C., K.C. Kersebaum, R. Nieder, and
R. Kubiak (2007): Nitrogen mineralization
from mature bio-waste compost in vineyard
soils. III. Simulation of the soil mineral
nitrogen dynamics. J. Plant Nutr. Soil Sci.
170 (5), 598-607
Pollatz T. (2007): Trester und Rebholz als
fester
Biobrennstoff.
Das
deutsche
Weinbaujahrbuch 2007.
Siemoneit-Gast S., Reuter S., Kubiak R.,
Höllrigl-Rosta (2007): Development of an
extended method for assessing the risk to
terrestrial plants exposed to plant protection
products and their active ingredients.
A.A.M. Del Re, E. Capri, Fragoulis and
M.Trevisan (Eds.), Environmental Fate and
Ecological Effects of Pesticides. La
Goliardica Pavese, Pavia, Italy, 649-656.
Promotion
Conferral of a doctorate
Barhorst J.B. (2007): Untersuchungen zur
Bildung, Relevanz und Nachweis von
adsorbierbaren organischen Halogenverbindungen (AOX) bei der Weinbereitung
durch Reinigung und Desinfektion.
Diplomarbeiten
Diplom theses
Odrosek M. (2007): Laboruntersuchungen
zur
Regenerationsfähigkeit
gestörter
Bodenproben und der Einfluss nichtstationärer Fließbedingungen in einem
Higher-Tier Labortestsystem auf den Abbau
von 14C-Isoproturon.
Staffa C. (2007): Einfluss der Bodenfeuchte
auf das Abbauverhalten von 14C-markiertem
Simazin in einem neuen Labortestsystem.
Vorträge
Lectures
Barhorst J.B.: Bildung und Verbleib von
organischen
Halogenverbindungen
im
Weinbau.
FDW-Arbeitskreistagung
Oppenheim, März 2007
79
Barhorst J.B.: Untersuchungen zur
Bildung, Relevanz und Nachweis von
adsorbierbaren organischen Halogenverbindungen (AOX) bei der Weinbereitung
durch
Reinigung
und
Desinfektion.
Disputation Braunschweig, November 2007
Pollatz T.: Energie im Wandel – Eine
Chance für den Weinbau? Fachtagung mit
Generalversammlung Verein ehemaliger
Weinbauschüler Neustadt a.d. Weinstraße,
Februar 2007
Barhorst J.B., Pollatz T.: Formation of
AOX in viticulture during disinfection.
CRTE scientific group meeting Esch-surAlzette, January 2007
Pollatz T.: Perspektiven der regenerativen
Energien für die Landwirtschaft und den
Weinbau.
Generalversammlung
des
Maschinen- und Betriebshilfsrings Südpfalz
e.V. in Steinweiler, April 2007
Düker A.: First Steps with a StemApplication-System for Viticulture. CRTE
Scientific Group Meeting. Esch, 25. Januar
Pollatz T.: Betriebliches Stoffstrommanagement. Seminartag der Universität
Landau, Mai 2007
Düker A.: Reduzierter Umwelteintrag beim
Pflanzenschutz
im
Weinbau
mittels
Xylemapplikation.
12.
SETAC-GLB
Jahrestagung Leipzig, 12.-14. September
Pollatz T.: Stoffstrommanagement in der
Weinbereitung. UMBERTO Fachtagung am
Umweltcampus in Birkenfeld, Mai 2007
Fent G.: Outdoor wind tunnel experiments
with vine to asses the short-range transport
and deposition behaviour of volatilised
pesticides. 3rd Workshop on Pesticide
Volatilisation from Soil, Plant and Water
Surfaces, 13-14 June, 2007, Grignon, France
Minarski A.: Erfassung und Auswertung
von
Mauereidechsenvorkommen
am
Haardtrand – Handlungsanleitungen zur
Bewältigung der artenschutzrechtlichen
Anforderungen in Bodenordnungsverfahren.
Landespflegetagung der Aufsichts- und
Dienstleistungsdirektion Rheinland-Pfalz,
03. Dezember 2007, Simmern
Pollatz T.: Energie aus Abfällen im
Weinbau.
Veranstaltung
des
Weinbauvereins St. Martin, März 2007
Pollatz T.: Heizen - Holz - Pellets – Trester.
Veranstaltung
des
Weinbauvereins
Maikammer, Februar 2007
Pollatz T.: Erneuerbare Energien sind auch
in der Weinwirtschaft möglich. Hambacher
Weinseminar, März 2007
Pollatz T.: Energetische Potentiale der
Weinwirtschaft. Generalversammlung des
Weinbauamtes Bad Dürkheim, März 2007
80
Pollatz T.: Biogasanlage Vorderpfalz –
Rohstoffpotentiale,
Infrastruktur
und
Wirtschaftlichkeit. Tagung Lenkungsausschuss Erneuerbare Energien RLP in Mainz,
Juni 2007
Pollatz T.: Energy recovery of residues
from wine production. Egyptian-German
Symposium on circular economy. Kairo,
Oktober 2007
Pollatz T.: Utilisation énergétique des
résidus de la vinification. Séminare algéroallemand sur le Cicuit Économique
Environnemental. Algier, Oktober 2007
Siemoneit-Gast S., Reuter S., Kubiak R.,
Velten G., Höllrigl-Rosta A.: Development
of an extended method for assessing the risk
to terrestrial plants exposed to plant
protection products and their active
ingredients. XIII. Symposium in Pesticide
Chemistry, September 3-6, 2007, Piacenza,
Italy
Poster
Posters
Barhorst J.B., Pollatz T., Kubiak R.:
Bildung und Eintrag von halogenierten
Substanzen durch die Desinfektion mit
chlorhaltigen
Mitteln
im
Weinbau.
Jahrestagung
SETAC-GLB
Leipzig,
September 2007
Barhorst J.B., Pollatz T., Kubiak R.:
Untersuchungen zur Bildung, Relevanz und
Nachweis von adsorbierbaren organischen
Halogenverbindungen (AOX) bei der
Weinbereitung durch Reinigung und
Desinfektion. Rheinland-Pfalz Ausstellung
Mainz, März 2007
Düker A., Kubiak R.: Stammapplikation
als alternative Pflanzenschutzmethode im
Steillagenweinbau. Intervitis – Interfructa,
Messe Stuttgart
Fent G., Reeves G., Meregalli G.:Exposure
monitoring and bioaccumulation potential of
Quinoxifen residues in soil and sediment
following repeated use in cereal growing
regions of Germany. SETAC Europe 17th
Annual Meeting in Port 20-24 May 2007
Siemoneit-Gast S, Reuter S., HöllriglRosta A.: Erfassung von Konkurrenz und
Erholung in einem Testsystem mit
Wildpflanzen. Stoffbewertung in einer sich
wandelnden Umwelt. 12. SETAC-GLB
Jahrestagung, 12.-14. September 2007,
Leipzig
Staffa C., Wolf R., Fent G.: Laborversuche
zum Einfluss der Bodenfeuchte auf das
Abbauverhalten von Pflanzenschutzmitteln.
SETAC-Jahrestagung in Leipzig, 12.-14.
September 2007
Wolniewicz Z., Pollatz T., Kubiak R.:
Pellets aus Reststoffen der Weinbereitung
als biogener Festbrennstoff. Rheinland-Pfalz
Ausstellung Mainz, März 2007
Messeauftritt
Fair exhibitions
Institut für Agrarökologie. Rheinland-Pfalz
Ausstellung
Mainz,
Sonderschau
Energiesparen, März 2007
Kuhn K., Pollatz T., Kubiak R.: Biogas
aus landwirtschaftlichen Rückständen –
Untersuchungen
zur
anaeroben
Fermentation im halbtechnischen Maßstab.
Rheinland-Pfalz Ausstellung Mainz, März
2007
Minarski A.: Besonderer Artenschutz in der
Flurbereinigung – die Mauereidechse als
Charakterart des Weinbaus. Stoffbewertung
in einer sich wandelnden Umwelt, 12.
SETAC-GLB
Jahrestagung,
12.-14.
September 2007, Leipzig
Pollatz T., Trapp M., Kubiak R.: GISbasierte Flächenanalyse zur Ermittlung des
energetischen Potenzials von Rebflächen.
Rheinland-Pfalz Ausstellung Mainz, März
2007
Lehraufträge
University teaching positions
Fent G.:
Umweltchemisches
Praktikum
in
Zusammenarbeit mit dem Institut für
Umweltwissenschaften, Universität Landau
81
Kubiak R.:
Umweltchemie
Environmental chemistry
Universität
Koblenz-Landau,
Campus
Landau, Institut für Umweltwissenschaften.
Pollatz T.:
Computergestütztes Stoffstrommanagement
im Weinbau
Computer-aided applied materials flow
management in viticulture
FH Trier - Umweltcampus Birkenfeld,
Wintersemester 2005/2006.
Trapp M.: Übung: Einführung in Geo-Informationssysteme
Exercise: Introduction to Geo-Information
Systems
Universität
Koblenz-Landau,
Campus
Landau, Institut für Umweltwissenschaften
Mitgliedschaften in Fachorganisationen und Gremien
Memberships of Professional Organisations and Bodies
Barhorst J.B.:
- Verein zur Förderung der Lebensmittelchemie in Braunschweig
Kubiak R.:
- American Society of Agronomy (ASA)
- American Soil Science Socitey
- European Weed Research Society (EWRS)
- Society of Environmental Toxicology and
Safety, Europe (SETAC-Europe): Member
of the Council
- Deutsche Bodenkundliche Gesellschaft
(DBG)
82
(DPG)
- Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall (ATV-DVWK)
- Forschungsring des Deutschen Weinbaus,
K Phytomedizin (FDW)
- SVA – Sachverständigenausschuß beim
Bundesamt für Verbraucherschutz und
Lebensmittelsicherheit für die Zulassung
von Pflanzenschutzmitteln in der Bundesrepublik
- Fachbeirat Naturhaushalt beim BVL,
Braunschweig
- Fachbeirat Nachhaltiger Pflanzenbau beim
BVL, Braunschweig
- FOCUS Steering Committee, Brüssel
Pollatz T.:
Arbeitskreis Kellerwirtschaft
- Abwasser Technische Vereinigung (ATV
DWA)
Reuter S.:
AK I Bodenkunde und Pflanzenernährung
- Deutsche Bodenkundliche Gesellschaft
(DBG)
- Internationaler Arbeitskreis Begrünung im
Weinbau
- Groupe National Paysages Viticoles
(Frankreich)
Trapp, M.:
- Arbeitsgruppe Bündelungsstelle / Geobasisdaten, MWVLW Rheinland-Pfalz

Jahresbericht Annual Report - AlPlanta

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