Ralf Kaldenhoff - Technische Universität Darmstadt · Parasitäre Pflanzen • 4100 Spezies aus 19 Familien • Allgemeine Charakteristika: – Die Wurzel ist meist modifiziert –

Pflanzen als Pflanzenparasiten

Ralf Kaldenhoff

Parasitäre Pflanzen

• 4100 Spezies aus 19 Familien

• Allgemeine Charakteristika:

– Die Wurzel ist meist modifiziert

– Kontakt zum Wirt erfolgt generell über Haustorien

– Über Haustorien wird eine Verbindung zum Phloem und / oder Xylem des Wirteshergestellt

• Lebenszyklus:– Obligate Parasiten – benötigen den Wirt um ihren Lebenszyklus zu vollenden

– Fakultative Parasiten – Lebenszyklus kann auch ohne Wirt beendet werden

• Wirtsorgan– Sproßparasiten

– Wurzelparasiten

• Nährstoffe– Holoparasit – ist vollständig von den Nährstoffen des Wirtes abhängig

Photosynthese gering oder nicht vorhanden

– Hemiparasit – teilweise auf den Wirt angewiesen (Mineralien / Wasser)

Zu Photosynthese fähig

Pflanzenparasiten

Mistel (Viscum album)

Photograph © Andrew Dunn

Pflanzenparasiten

RafflesiaVerbreitungsgebiet:Indonesien und Malaysia

Pflanzenparasiten

Film von David Attenborough

Parasitic Plant Connection

http://www.parasiticplants.siu.edu/

Parasitäre Pflanzen in der Landwirtschaft

Beispiel 1: Striga

Striga ist eine Pflanzengattung aus derFamilie der Sommerwurzgewächse(Orobanchaceae). Die Pflanzen parasitierenmeist auf Gräsern und sind in den Tropenund Subtropen der alten Welt verbreitet.


Beispiel 1: Striga

• Ca. 40 Millionen Hektar sind von Striga befallen.• Ernteausfälle 20 80% bis hinzu Totalausfall• Geschätzte Schadenssumme 1Mrd US$ pro Jahr• Die Samen sind klein und überdauern im Boden mehr

als 20 Jahre• bei Beginn des Nutzpflanzenwachstums keimen die

Strigasamen, infizieren die angebauten Pflanzen,blühen und bilden erneut Samen


Beispiel 1: Striga

African Agricultural Technology Foundation

http://www.aatf africa.org/aatf_projects.php?subcat=5&sublev=9


Beispiel 2: Orobanche

• Die etwa 200 Arten der Gattung Sommerwurze(Orobanche) sind krautige, ein oder mehrjährigeparasitische Blütenpflanzen.

• Ihr Verbreitungsschwerpunkt liegt in den warmenund gemäßigten Zonen der nördlichenErdhalbkugel.

• Die Samen (0,3 mm) können mehrere Jahre imBoden ausdauern ohne ihre Keimfähigkeit zuverlieren.

• Keimung wird von Substanzen ausgelöst, die vonden Wurzeln der Wirtspflanzen ausgeschiedenwerden.

• Erreicht die Keimwurzel eine geeigneteWirtswurzel, dringt sie in diese ein und bildet einHaustorium


Beispiel 2: Orobanche


http://www aes.tamu.edu/mary/brmrape/brmrape.htm

Neophyten


Beispiel 3: Cuscuta

Seide oder auch Teufelszwirn (Cuscuta) ist eine über200 Arten umfassende Pflanzengattung aus derFamilie der Windengewächse (Convolvulaceae).Weitere deutsche Namen sind Jungfernhaar,Kletterhur und Hexenseide

Parasitäre Pflanzen Cuscuta


http://www.farmerfred.com/dodder.htm


Verbreitung von Orobanchaceae und Convolvulaceae (Cuscuta)

Kontrollmethodenhttps://www.uni hohenheim.de/www380/380b/science/supraregional/control.htm

Cuscuta an Coleus

Biochemische Charakterisierung von Cuscuin

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

15 20 25 30 35 40

slop

e

temp [°C]

0

0,05

0,1

0,15

0,2

5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5

slop

e

pH

y = 2,044x + 1,115R² = 0,952

0

2

4

6

8

10

12

2 1 0 1 2 3 4 5 6

1/v

1/s

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

150 100 50 0 50 100 150

1/v

pro peptide [fmol]

0,2 nmol FTC Casein

0,4 nmol FTC Casein

0,6 nmol FTC Casein

Temperature optimum at 30°C

pH optimum at 7.5

Km = 1.0906 μM

Ki = 0.12 nM

Cuscuin

ZellstreckungPflanzenhormone

Zellsteckung

Normale Pflanze Pflanze ohne Phytohormon



Ausschüttenvon Ca2+

Aequorea victoria

Mithöfer et al

Ca2+ Signale

Ca2+ Signale

Tomate mit Aequorin

Cuscuta reflexa Haustorium Zeitraffer (24h)

Ca2+ Signale

24hnach Anheftung

36hnach Anheftung


Ausschüttenvon Ca2+

Herstellenvon KlebeproteinWundreaktionen

attAGP

0 1d 3d 6d

attAGP mRNA

attAGP GFP Fusion

attAGP promotor GUS

attAGP

attAGP promotor GUS attAGP promotor GUS

Cuscuta Orobanche

Zellstreckung Pflanzenhormone

Ausschütten von Ca2+

Herstellen von KlebeproteinWundreaktionen

Messen der Anheftungskraft von Cuscutanach Ausschalten des Klebeproteins

Variable Höhe

Federwaage

Federwaage+

Tomate +Cuscuta

Linie=gemessene Kraft

Federwaage

+ Schreiber

Cuscuta

Linie=gemessene Kraft

Messen der Anheftungskraft von Cuscutanach Ausschalten des Klebeproteins

Zellstreckung Pflanzenhormone

Ausschütten von Ca2+

Herstellen von KlebeproteinWundreaktionen

Cuscuin Inhibitor

vor der Behandlung

1 Woche behandelt

Cuscuin Inhibitor

http://www.organische chemie.ch/chemie/2006dez/gruenerteufel.shtm

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