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KOBRA - Dokumentenserver der Universität Kassel  → Fachbereiche  → FB 11 / Ökologische Agrarwissenschaften  → Boden- und Pflanzenbauwissenschaften  → Fachgebiet Ökologischer Pflanzenschutz  → Dissertationen 

Please use this identifier to cite or link to this item: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:hebis:34-2011031836511

Title: Spezifität der quantitativen Resistenz von Blättern und Früchten der Tomate (Lycopersicon ssp. L.) gegenüber Phytophthora infestans (Mont.) de Bary.
Other Titles: Race specificity of quantitative resistance of tomatoes (Lycopersicon spp.) against Phytophthora infestans (Mont.) De Bary in leaves and fruit
Authors: Butz, Andreas Friedrich
???metadata.dc.subject.swd???: TomatePhytophthora infestansResistenz
???metadata.dc.subject.ddc???: 630 - Landwirtschaft, Veterinärmedizin (Agriculture)
Issue Date: 18-Mar-2011
Abstract: Ziel der vorliegenden Arbeit war es, einen Beitrag zur Resistenzforschung bei Tomaten gegenüber P. infestans zu leisten, um erste Grundlagen für eine mögliche Züchtungsstrategie auf Basis unterschiedlicher quantitativer Resistenzen zu erarbeiten. Hierzu wurde untersucht, inwieweit unterschiedliche qualitative und quantitative Resistenzen bei Tomatenblättern und -früchten vorliegen, und ob hierfür verantwortliche Mechanismen identifiziert werden können. Zudem wurde untersucht, ob isolatspezifische quantitative Resistenzen identifiziert werden können. Zu diesem Zweck wurde mit einer erweiterten Clusteranalyse, basierend auf einer modifizierten Sanghvi-T2 Distanz, ein statistisches Verfahren entwickelt, welches die Identifikation von quantitativen, isolatspezifischen Resistenzen unter der Berücksichtigung der Variabilität ermöglicht. Des weiteren wurde geprüft, inwieweit zwischen den Resistenzausprägungen auf dem Blatt und den Resistenzausprägungen auf der Frucht ein Zusammenhang besteht und inwieweit die im Labor beobachteten Resistenzen unter Freilandbedingungen eine Rolle spielen. Im Labortest wurde die qualitative und quantitative Blattresistenz von 109 Akzessionen aus elf Lycopersicon und Solanum Arten gegenüber zwölf unterschiedlich aggressiven und teilweise auch unterschiedlich virulenten P. infestans Isolaten untersucht (Kap. 3). Die Früchte von 38 Tomatensorten wurden auf ihre Resistenz gegenüber drei P. infestans Isolaten geprüft. Zusätzlich wurde der Einfluss der Fruchtnachreife auf die Resistenzeigenschaften der Tomatenfrüchte gegenüber P. infestans analysiert (Kap. 4). Insgesamt 40 Sorten wurden auch unter Feldbedingungen auf Blatt- und Fruchtbefall untersucht (Kap. 5). Die frühen Stadien der Infektion von Tomatenblättern mit P. infestans Sporangien wurden mikroskopisch bei acht Tomatensorten mit unterschiedlichen quantitativen Reaktionsprofilen und drei Isolaten untersucht (Kap. 6). Hierzu wurden die Entwicklungsstadien von P. infestans Sporangien nach 24h, 48h und 60h nach der Inokulation auf und im Blatt mit der Calcofluor und der KOH - Anilin Blau Färbung sichtbar gemacht. Das Auftreten und die Lokalisation von H2O2 im Blatt nach 48h und 60h nach der Inokulation in Reaktion auf die Infektion wurde mithilfe einer DAB (3,3′ - Diaminobenzidine) Färbung untersucht. Es wurden einige, z.T. auch wahrscheinlich neue, qualitative Blattresistenzen gegenüber P. infestans gefunden, jedoch war keine der 109 Akzessionen vollständig resistent gegenüber allen Isolaten. Für die quantitative Resistenz von Blättern lagen in vielen Fällen isolatspezifische Unterschiede vor. Die Sorte x Isolat Interaktionen konnten mit Hilfe der erweiterten Clusteranalyse erfolgreich analysiert werden und die Akzessionen in Gruppen mit unterschiedlichen quantitativen Resistenzprofilen bzgl. der Interaktion mit den Isolaten und des Resistenzniveaus eingeteilt werden. Für die Fruchtresistenz konnten keine qualitativen Resistenzen gegenüber den drei getesteten Isolaten gefunden werden. Im Gegensatz dazu unterschieden sich die Tomatensorten in ihrer quantitativen Resistenz und Sorten und Isolate interagierten signifikant. Auch für die Fruchtresistenz konnten Gruppen mit unterschiedlichen quantitativen Reaktionsprofilen gebildet werden. Insgesamt nimmt die Anfälligkeit von Tomatenfrüchten mit zunehmender Reife kontinuierlich und signifikant ab. Unter Laborbedingungen korrelierten nur die Sporulationskapazität der Früchte und der prozentuale Blattbefall. Im Feldversuch über zwei Jahre und mit bis zu 40 Tomatensorten war der Zusammenhang hoch signifikant, jedoch asymptotisch, d.h. bereits bei sehr geringem Blattbefall war der Fruchtbefall sehr hoch. Bei den Tomatenherkünften, die sowohl im Labor als auch im Feld auf ihre Anfälligkeit getestet wurden, erschienen die Blattanfälligkeiten ähnlich, während kein klarer Zusammenhang zwischen der Fruchtanfälligkeit im Feld und im Labor bestand. Die Entwicklung von P. infestans auf der Blattoberfläche war unabhängig von der Sorte. Sowohl beim Eindringen und der Etablierung von P. infestans ins Blatt als auch bei der damit verbunden H2O2 Aktivität im Wirt wurden deutliche isolat- und sortenspezifische Effekte gefunden, die aber nur zum Teil mit den quantitativen Unterschieden der Blattresistenz korrespondierten. Sorten, die bei hoher Resistenz unterschiedliche Reaktionsprofile aufweisen, sind grundsätzlich interessante Kreuzungspartner, um die quantitative Resistenz gegenüber P. infestans zu verbessern. Hier sind vor allem Sorten, die sich auch in ihrer H2O2 Aktivität unterscheiden von Interesse.The presented research aims at contributing to the resistance research in tomatoes against P. infestans. The main aim was to determine if it is possible to find different sources of quantitative resistances that might be of interest for combining within new genotypes. As there is almost no knowledge available about the relationship between foliar and fruit resistance of tomatoes, an additional aim was to elucidate this relationship. A total of 109 tomato cultivars and related species were assessed for their qualitative and quantitative foliar resistance reactions towards a set of 12 isolates of P. infestans in detached leaf tests. Each accession was inoculated twice with four replications per inoculation. The P. infestans isolates used were selected based on their virulence reactions to potato differentials and on their aggressiveness on 10 selected tomato cultivars. None of the accessions was completely resistant against all P. infestans isolates used while 66 accessions were susceptible to all isolates tested. However, the degree of susceptibility varied greatly among accessions and isolates. A novel cluster analysis was developed based on a modified Shangvi T2 distribution which takes into account the variation of the data underlying the cluster analysis. The cluster analysis divided the accessions into groups within which all varieties behaved the same. In addition to showing the differences among tomato cultivars the analysis was also able to reveal differences in general and host specific isolate aggressiveness. In some groups there were race-specific effects, in others all isolate were equally aggressive. A total of 2847 green fruits of 38 of the tomato accessions, representing the spectrum or foliar resistances found were assessed for their resistance to three of the P. infestans isolates. Infection efficiency ranged from 0 to 100% based on 16 days incubation time. The incubation period ranged from 4 to 16 days with a mean of 7.5 days. Latent period was on average two days longer, however, in some cases sporulation occurred before macroscopic symptoms developed. Fruit that ripened during the course of the experiment was significantly more resistant than fruit that stayed green. Like with the foliar reactions there were isolate specific differences in the quantitative fruit resistance parameters. However, there was no relationship between foliar susceptibility and infection efficiency on the fruit in the laboratory. In addition to the laboratory tests, 15 and 40 of the tomato accessions were grown in the field in 2005 and 2006, respectively and assessed for foliar disease severity and fruit disease incidence. Generally, accessions that had shown good foliar resistance in the laboratory were also more resistant to leaf disease in the field. Also, leaf disease severity and fruit disease incidence were significantly related following a monomolecular function. Thus. fruit disease incidence increased very rapidly already at low foliar disease severity with very few exceptions with a slightly better fruit resistance. These results show that good foliar resistance does not reflect fruit resistance. The development of three isolates on eight accessions was studied in more detail microscopically and by assessing the accumulation of reactive oxygen species (ROS) using DAB (3,3’Diaminobenzidine) staining. No differences among isolates and accessions were observed on the leaf surface 24 and 48 hours after inoculation (HAI) based on the calcofluor staining. In contrast, there were clear isolate and accession specific differences in the penetration and establishment phase of the colonies 48 and 60 HAI, respectively (KOH aniline blue stain). The same was true for the accumulation of ROS. Interestingly, although all accessions were susceptible to all isolates there were clear isolate specific differences in ROS accumulation. Some accessions accumulated ROS in response to one isolate but not the others and vice versa. Overall, the results show that within the susceptible host-pathogen interactions of tomatoes and P. infestans there exists a continuum of resistance reactions ranging from race-specifically partially resistant to the classical quantitative race-non-specific resistance reactions on different levels. Fruit resistance has to be considered apart from foliar resistance. The histological data demonstrate that the race specific interactions are on the one hand due to isolate specific differences in penetration behaviour and, on the other hand, to differences in host reaction in response to attempted pathogen penetration as demonstrated through the ROS accumulation. Accessions with good overall resistance and significantly different resistance profiles are likely to be suitable for crossing in an attempt to increase overall resistance. Here, accessions differing in ROS activity might be of special interest.
URI: urn:nbn:de:hebis:34-2011031836511
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