Molekulare Pilzökologie in landwirtschaftlichen Systemen

• Forschungsstelle: ART
• Projektnummer: 08.33.04.02
• Projekttitel Englisch: Molecular fungal ecology in agricultural systems
• Kurztitel: Molekulare Pilzökologie

Schlüsselwörter (Englisch)

fungal diversity, genetic markers, genetic profiling

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Pilze spielen eine fundamentale funktionelle Rolle in vielen Ökosystemen einschliesslich der landwirtschaftlichen Systeme. Sie sind wichtig als Pathogene von Tieren und Pflanzen, als Pflanzensymbionten in der Form von Mycorhiza und als Primärzersetzer von organischem Material. Unter den tierpathogenen Pilzen stellen die insektenpathogenen Pilze in landwirtschaftlichen Systemen eine wichtig Gruppe als natürliche Regulatoren von Schadinsekten dar. Einerseits werden Insektenpathogene Pilze in der biologischen Schädlingsbekämpfung in der Form von Mykoinsektiziden eingesetzt und in den Feldern ausgebracht. Andererseits werden sie mittels spezifischer „Habitatmanagement“ Strategien gezielt gefördert und erhalten, um eine natürliche Regulierung der Schadinsektenpopulationen zu erreichen. Pflanzenpathogene Pilzarten verursachen jedes Jahr weltweit Schäden in Milliardenhöhe indem sie Ackerkulturen schwächen oder zerstören, deren Wachstum hemmen und den Ertrag vermindern. Viele pflanzenpathogene Pilze produzieren potente Mykotoxine, mit denen sie menschliche und tierische Nahrungsmittel direkt kontaminieren können und so erhebliche Gesundheitsrisiken verursachen. Als Primärzersetzer von organischer Substanz sind viele Pilzarten ein Hauptfaktor im Stoffwechselzyklus. Sie zersetzen abgestorbenes Pflanzenmaterial und machen dadurch die Substanzen anderen Organismen zugänglich. Zudem bilden die meisten Bodenbewohnenden Pilzarten ein charakteristisches Netzwerk aus Pilzfäden, die am Transport und der Zirkulation von Wasser, Nähr- und Mineralstoffe beteiligt sind und die die Bodenstruktur erheblich beeinflussen. Mykorrhizapilze bilden Symbiosen mit vielen Kulturpflanzen. Die enge Verbindung und Wechselwirkung zwischen Pilz und Pflanze führt zu verbesserter Abwehrstärke der Pflanzen, längerem Blühen und häufig zu grösserem Ertrag. Die Verfügbarkeit von Nährstoffen wird verbessert und Stress-Situationen wie Hitze, Trockenheit, Befall durch Schädlinge werden von der Pflanze weit besser überstanden.

Molekulare Methoden ermöglichen die Identifikation und Beschreibung von Pilzarten und –populationen. Die Entwicklung und Erarbeitung dieser Methoden sind zentrale Aspekte, um die funktionelle Rolle von Pilzen in landwirtschaftlichen Systemen zu verstehen und deren Beeinflussung durch landwirtschaftliche Praktiken und Massnahmen zu untersuchen.

Projektziele (Deutsch)

· Entwickeln von Methoden für die Detektion, und Beschreibung von Pilzarten und deren Populationen. Diese Methoden bilden Grundlagen, die in verschiedenen ART Forschungsgruppen für die Untersuchung spezifischer Fragen genutzt werden können.

· Ermitteln von landwirtschaftliche Praktiken und Massnahmen, die gewünschte Auswirkungen auf spezielle Pilzgruppen in landwirtschaftlichen Systemen haben.

· Erforschen von Pilz-Wirt Interaktionen damit positive Eigenschaften von Pilzen gezielt in landwirtschaftlichen Systemen ausgenützt oder negative Eigenschaften bekämpft werden können.

Neue Kenntnisse/Literatur (Deutsch)

Schwarzenbach, K., Widmer, F., and Enkerli, J. (in press). Cultivation-independent analysis of fungal genotypes in soil using simple sequence repeat markers. Applied and Environmental Microbiology.

Fournier, A., Widmer, F., Keller, S., and Enkerli, J. (in press). Assessing winter survival of Pandora neoaphidis in soil applying bioassay and molecular approaches. IOBC/wprs Bulletin

Enkerli, J., Gisler, A., Kölliker, R., and Widmer, F. (2007). Development of 16 microsatellite markers for the European cockchafer Melolontha melolontha. Molecular Ecology Notes, online early

Ghormade, V., Jossi, W., Chavan, S., Rajendran, A., Ghondhelekar, A., Widmer, F., Keller, S., and Enkerli, J. (2007). Evaluation of Metarhizium anisopliae isolates for biocontrol of Agriotes based on genetic, biochemical and virulence characters IOBC/wprs Bulletin 30 (7) 77-82.

Enkerli, J., Nielsen, C., Widmer F., Jensen, A.B. (2007) Molecular genetic tools used to study Entomophthorales. In: Arthropod-pathogenic Entomophthorales: Biology, Ecology, Identification (ed. Keller S.) Office for official publications of the European Communities, Luxembourg. pp. 82-97.

Enkerli, J., Kölliker, R., Keller, S., and Widmer, F. (2005). Isolation and characterization of microsatellite markers from the entomopathogenic fungus Metarhizium anisopliae. Molecular Ecology Notes 5: 384-386.

Enkerli, J., Moosbauer, P., Widmer, F., Dorn, S., and Keller, S. (2005). Isolation of B. brongniartii from soil: Are the available isolation tools neutral? IOBC/wprs Bulletin 28(2) 25-29.

Projektspezifische Kosten (Deutsch)

Entwicklung Mikrosatellitenmarker (Ecogenics): CHF 50'000.-