3. Anpassung von Fusarium culmorum an Azolfungizide Serfling
3. Anpassung von Fusarium culmorum an Azolfungizide Serfling
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<strong>Anpassung</strong> <strong>von</strong><br />
<strong>Fusarium</strong> <strong>culmorum</strong><br />
<strong>an</strong> <strong>Azolfungizide</strong><br />
Albrecht <strong>Serfling</strong><br />
Fr<strong>an</strong>k Ordon<br />
Institut für Resistenzforschung und Stresstoler<strong>an</strong>z<br />
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Pilzliche Pathogene kommen in der Umwelt<br />
ubiquitär vor<br />
<strong>Fusarium</strong> spec.<br />
Infektionen <strong>von</strong> Nutzpfl<strong>an</strong>zen und<br />
Hum<strong>an</strong>infektionen<br />
Colletotrichum spec.<br />
Ähreninfektion<br />
mit F. <strong>culmorum</strong><br />
Infektion der<br />
Haut mit<br />
Colletotrichum<br />
graminicola<br />
weitere Beispiele:<br />
Alternaria spec.<br />
Bipolaris spec.<br />
Aspergillus spec.<br />
Colletotrichum spec.<br />
Penicillium spec.<br />
<strong>Fusarium</strong> spec.<br />
<strong>Serfling</strong> et al., 2007<br />
Pathogene bilden Resistenz oder Toler<strong>an</strong>z gegenüber Fungiziden/ Antimykotika aus<br />
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Pilzliche Kr<strong>an</strong>kheitserreger und ihre<br />
Bekämpfung im Agrarbereich<br />
<strong>Fusarium</strong> spec.<br />
Taubährigkeit, Mykotoxine<br />
T. yallundae<br />
Halmbruchkr<strong>an</strong>kheit<br />
Bekämpfung: Azole Azole<br />
Ertragsverluste: 100%* 40%<br />
* bei Überschreitung der Toxingrenzwerte<br />
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Anwendung und Vielfalt der Azolwirkstoffe<br />
Agrarbereich<br />
Prochloraz<br />
Tebuconazol<br />
Metconazol<br />
Prothioconazol<br />
Tebuconazol<br />
Flusilazol<br />
Propiconazol<br />
Epoxiconazol<br />
und <strong>an</strong>dere<br />
Medizin<br />
Clotrimazol<br />
Miconazol<br />
Bifonazol<br />
Ketoconazol<br />
Fluconazol<br />
Voriconazol<br />
Itraconazol<br />
und weitere<br />
Imidazol Triazol<br />
L<strong>an</strong>osterol<br />
X<br />
ERG11<br />
C-14 Demethylase<br />
Ergosterol<br />
(S<strong>an</strong>glard et al., 2003, geändert)<br />
Wie entsteht Fungizidresistenz bzw. -toler<strong>an</strong>z und ist sie vermeidbar?<br />
Breite Anwendung in L<strong>an</strong>dwirtschaft und Medizin, aber nur ein Wirkort in pilzlichen Zellen<br />
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Erzeugung einer Azoltoler<strong>an</strong>z<br />
bei <strong>Fusarium</strong> <strong>culmorum</strong><br />
Kultivierung <strong>von</strong> F. <strong>culmorum</strong> auf Komplettmedium mit sublethaler Azolkonzentration<br />
nicht<br />
adaptiert<br />
adaptiert<br />
nicht<br />
adaptiert<br />
adaptiert<br />
nicht<br />
adaptiert<br />
adaptiert<br />
0 mg l-1 Azol Azolkonz. ED 50<br />
(adaptiertes Isolat)<br />
Azolkonz. ED 90<br />
(adaptiertes Isolat)<br />
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nicht adaptiert<br />
nicht adaptiert<br />
adaptiert<br />
adaptiert<br />
Semiqu<strong>an</strong>itativer Nachweis der<br />
Azoladaptation<br />
vital<br />
kein<br />
Stoffwechsel<br />
3h 70% Eth<strong>an</strong>ol 0,0 mg l -1 Azol<br />
Reaktion pilzlicher<br />
Zellen auf einen<br />
Vitalfarbstoff<br />
nach Zugabe<br />
unterschiedlicher<br />
Azolkonzentrationen<br />
mg l -1 Azol<br />
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Auswirkung der Adaptation <strong>an</strong> auf die Empfindlichkeit<br />
gegenüber weiteren Wirkstoffen<br />
Wirkstoff<br />
ED 50<br />
ED 90<br />
radiales Wachstum<br />
radiales Wachstum<br />
adaptiert/ nicht p-Wert adaptiert/ nicht<br />
adaptiert<br />
adaptiert<br />
p-Wert Wirkstoffklasse<br />
Azol 1 2,4 sign. 5,8 sign. Triazol<br />
Azol 2 1,1 n. sign. 4,6 sign. Triazol<br />
Azol 3 4,1 sign. 47,9 sign. Triazol<br />
Azol 4 4,0 sign. 3,1 sign. Triazol<br />
Azol 5 4,3 sign. 4,6 sign. Triazol<br />
Azol 6 1,8 sign. 5,7 sign. Triazol<br />
Azol 7 1,6 sign. 10,9 sign. Triazol<br />
Azol 8 36,4 sign. 111,6 sign. Imidazol<br />
Azol 9 1,0 n. sign. 3,2 sign. Imidazol<br />
Morpholin 1 1,2 n. sign. 1,2 n. sign.<br />
Strobilurin 1 1,1 n. sign. 1,2 n. sign.<br />
Pyrrol 1 0,9 n. sign. 0,9 n. sign.<br />
Anilopyrimidin 1 n.d. . n.d.<br />
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Entstehung <strong>von</strong> Toler<strong>an</strong>z und Resistenz<br />
pilzlicher Pathogene<br />
Überexpression<br />
ABC Tr<strong>an</strong>sporter<br />
Überexpression<br />
L<strong>an</strong>osterol C14 alpha demethylase<br />
Mutation<br />
L<strong>an</strong>osterol C14 alpha demethylase<br />
C5 desaturase<br />
C<strong>an</strong>non et al. 2009 Xiao et al., 2004<br />
Kontoyi<strong>an</strong>nis et al. 1999<br />
S<strong>an</strong>glard et al. 2003<br />
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Methodik zur Untersuchung der Auswirkungen der<br />
Adaptation <strong>von</strong> F. <strong>culmorum</strong> auf den Befall <strong>von</strong> Weizen<br />
Kultivierung des nicht<br />
adaptierten und<br />
adaptierten Isolates<br />
Abschwemmen <strong>von</strong> Sporen mit<br />
sterilem Wasser<br />
Inokulation in Weizenährchen<br />
(nach Schuster und Ellner, 2008)<br />
Inokulation der Sorten<br />
Injektion der<br />
<strong>Fusarium</strong>sporen mit<br />
Mikrospritze<br />
Sorte 1 (<strong>Fusarium</strong><strong>an</strong>fälligkeit 6)<br />
Sorte 2 (<strong>Fusarium</strong><strong>an</strong>fälligkeit 4)<br />
Sorte 3 (<strong>Fusarium</strong><strong>an</strong>fälligkeit 2)<br />
nach Inokulation Zugabe<br />
des Azolwirkstoffes<br />
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Zusammenfassung und Ausblick<br />
<strong>Fusarium</strong> <strong>culmorum</strong> entwickelt nach kurzer Zeit Toler<strong>an</strong>z gegenüber dem<br />
genutzten Azolwirkstoff<br />
Diese Adaptation ist mikroskopisch mit Hilfe <strong>von</strong> Vitalfarbstoffen<br />
nachweisbar<br />
Es entsteht Kreuztoler<strong>an</strong>z gegenüber allen weiteren untersuchten<br />
Azolwirkstoffen<br />
Die Ausbildung <strong>von</strong> Toler<strong>an</strong>z führt nicht zu Fitnessnachteilen gegenüber dem<br />
nicht adaptierten Isolat wenn Ähren damit inokuliert werden<br />
Eine weitere Inokulation durch Besprühen der Ähre ist gepl<strong>an</strong>t<br />
Mit geeigneter Sortenwahl ist der Befall mit F. <strong>culmorum</strong> effektiv reduzierbar<br />
Wirkstoffmischungen sind Einzelwirkstoffen vorzuziehen<br />
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Zielsetzung<br />
Zahlreiche pilzliche Pathogene kommen ubiquitär in der Umwelt vor und sind<br />
somit im Agrar- und medizinischen Bereich <strong>von</strong> Bedeutung. Die Bekämpfung<br />
erfolgt in beiden Bereichen zu einem großen Teil mit Wirkstoffen auf Azolbasis.<br />
Die Untersuchungen sollten zeigen, in welcher Weise sich sublethale Dosen<br />
dieser Fungizide auf die Bekämpfbarkeit <strong>von</strong> <strong>Fusarium</strong> <strong>culmorum</strong> auswirken.<br />
Dabei sollte geprüft werden, in welcher Weise bei F. <strong>culmorum</strong> Resistenz bzw.<br />
Toler<strong>an</strong>z gegenüber bestimmten Fungiziden auftritt, nach dem niedrige Dosen<br />
eines <strong>Azolfungizide</strong>s <strong>an</strong>gewendet wurden. Im weiteren sollte beobachtet<br />
werden, ob Kreuzresistenz oder Toler<strong>an</strong>z auch gegenüber <strong>an</strong>deren<br />
<strong>Azolfungizide</strong>n und Fungiziden mit <strong>an</strong>deren Wirkstoffgruppen auftreten. Die<br />
Mech<strong>an</strong>ismen und die Stabilität einer solchen Resistenz/ Toler<strong>an</strong>z sollten<br />
<strong>an</strong>alysiert werden.<br />
Von besonderer Bedeutung war die Frage, ob als qu<strong>an</strong>titativ resistent<br />
eingestufte Sorten geeignet sind, Infektionen mit <strong>Fusarium</strong> <strong>culmorum</strong> ohne den<br />
Einsatz <strong>von</strong> Fungiziden zu vermeiden und ob Veränderungen der Virulenz eines<br />
fungizidtresistenten bzw. toler<strong>an</strong>ten Isolates aufttreten.<br />
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