Hoß, Reinhart: Untersuchungen zur Funktion und Spezifität pilzlicher Sekundärmetaboliten im Pathosystem ”Schwarze Sigatokakrankheit“ der Banane (Musa sp - Mycosphaerella fijiensis)

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Kapitel 1. Einleitung

Das Pathosystem der Banane ”Schwarze Sigatokakrankeit“ besteht aus der Wirtspflanze Banane (Musa sp, Familie Musaceae) und dem pilzlichen Erreger Mycosphaerella fijiensis (Mf, Ascomycotina, anamorph: Deuteromycotina) sowie deren Interaktionen, von denen die Funktion und Spezifität der Sekundärmetaboliten des Pathogens im Zentrum der vorliegenden Untersuchung stehen.

Die Banane ist eine bedeutende Kulturart der tropischen und subtropischen Agrarökosysteme, wo sie sowohl als stärkehaltiges Grundnahrungsmittel (Kochbananen) wie auch als Obst (Dessertbananen) angebaut wird (Stover und Simmonds 1987). Der Natural- und Monetärertrag wird in zunehmendem Maße durch den Krankheitserreger Mf gefährdet, der seit dem ersten Auftreten vor etwa 30 Jahren in Fiji fast alle angebauten Bananensorten (mit Ausnahme einiger Kochbananen) in fast allen Anbaugebieten (mit Ausnahme einiger karibischer Inseln und Australiens) befällt (Jeger et al 1995). Die Anwendung chemotherapeutischer Maßnahmen mit systemischen Fungiziden verschiedener Wirkstoffgruppen stellt die bis heute bevorzugte Methode zur Kontrolle des Erregers dar (Stover 1990). Die ökotoxikologischen, ökonomischen und sozialen Auswirkungen des intensiven Fungizideinsatzes sowie die zunehmenden Resistenzerscheinungen des Pathogens gegenüber einigen Wirkstoffen erfordern die Entwicklung weiterer Bekämpfungsverfahren (Fullerton 1990).

Dabei kommt der Erkennung und Ausnutzung natürlicher Resistenzmechanismen einiger Musa-Sorten eine hohe Priorität zu (Jeger et al 1995). In diesem Zusammenhang ist die Untersuchung von Pathogenitäts- und Virulenzfaktoren des Erregers von besonderer Bedeutung, um zu züchterischer Selektion und genbiologischer Transformation resistenter Musa-Phänotypen gelangen zu können (Novak et al 1993). Der Erfolg von Gewebekulturtechniken in Musa sp schuf die Voraussetzungen zur Multiplikation der so gewonnenen Sorten und deren Einführung in den Bananenanbau (Ortiz 1995).

Die Isolierung und Bestimmung von Sekundärmetaboliten aus Mf führte zu der Formulierung des Postulates, diese wirkten als wirtsspezifische Toxine gegenüber verschiedenen Musa cv (Stierle et al 1991). Damit wäre eine Nutzung spezifischer Sekundärstoffe zur Selektion resistenter Sorten der Wirtspflanze möglich. Besondere Bedeutung wird dabei dem pilzlichen Sekundärmetaboliten 2,4,8-Trihydroxytetralon (2,4,8-THT) beigemessen, der als Endprodukt des Pentaketid-Biosyntheseweges angesehen wird (Greenblatt und Wheeler 1986).


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Allerdings ist die Anwendung der wirtsspezifischen Toxinhypothese auf das Pathosystem Musa/Mf aus folgenden Gründen kritisch zu hinterfragen:

Diese Problemstellung erfordert weitere Untersuchungen zur Funktion und Spezifität der pilzlichen Sekundärmetaboliten innerhalb des Pathosystems Musa sp/Mf, zu denen die vorliegende Arbeit einen Beitrag liefern soll. Der dabei verfolgte Ansatz schließt Methoden aus der Biotechnologie (Gewebekulturen), der Physiologie (enzymatische und metabolische Leistungen des Stoffwechsels beider Organismen) sowie der Biochemie und Phytopathologie (Interaktionen zwischen den Organismen und deren Produkten) unter Verwendung verschiedener Musa cv und mehrerer Isolate des Erregers Mf ein.

Auf diese Weise sollen folgende Zielsetzungen erreicht werden:

Die Arbeit ist folgendermaßen gegliedert: Die Literaturübersicht (Kapitel 2) faßt die notwendigen Begriffsbestimmungen und Modellvorstellungen zu den Wirt-Pathogeninteraktionen zusammen und referiert die wissenschaftlichen Grundlagen der Komponenten des Pathosystems Musa sp/Mf mit besonderer Berücksichtigung der möglichen Resistenzmechanismen. Die zur Durchführung der experimentellen Untersuchungen verwendeten Materialien und Methoden werden im anschließenden Kapitel 3 beschrieben, ein Nachweis der eingesetzten Geräte und Chemikalien erfolgt im Anhang. Die gewonnenen Ergebnisse werden textlich, graphisch und tabellarisch in Kapitel 4 dargestellt. In der Diskussion werden die in der Einleitung formulierten Fragen zur Funktion und Spezifität pilzlicher Sekundärmetaboliten im Pathosystem Musa sp/Mf einer kritischen Bewertung unterzogen. Eine Zusammenfassung erfolgt in Kapitel 6. Im Literaturverzeichnis (7) werden die ideellen sowie im Anhang (8) die materiellen Hilfsmittel der vorliegenden Arbeit dokumentiert.


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