Host-parasite interaction between the potato tuber rot nematode (Ditylenchus destructor), stem nematode (Ditylenchus dipsaci) and potato

Abstract

ZUSAMMENFASSUNG Nematoden rufen weltweit erhebliche Verluste in der Kartoffelproduktion hervor. Der Knollenfäule-Nematode Ditylenchus destructor Thorne 1945 und das Stock-und Stangelälchen Ditylenchus dipsaci Kühn 1857 Filipjev, 1936, verursachen Läsionen an der Kartoffelknolle, was deren Qualität und Marktwert verringert. Diese Nematoden sind aufgrund ihres umfangreichen Wirtspflanzenspektrums schwierig zu kontrollieren und werden daher in vielen Ländern als Quarantäne-Nematoden geführt. In der hier vorliegenden Doktorarbeit wurden Experimente durchgeführt, um die Wechselwirkung von Kartoffel mit jeder dieser beiden Nematodenarten zu untersuchen. Verschiedene Populationen von D. destructor und D. dipsaci wurden molekular und morphometrisch charakterisiert. Die Gensequenz kodierend für die Untereinheit I der Cytochrom Oxidase (COI) auf der mitochondrialen DNA (mtDNA) wurde analysiert, um eine phylogenetische Beziehung zwischen den untersuchten Populationen darzustellen. Die Ergebnisse zeigten zwei deutlich getrennte Cluster für die D. destructor und die D. dipsaci Populationen. Eine Diskriminanzanalyse der morphometrischen Daten von Männchen und Weibchen von D. destructor und D. dipsaci Populationen verdeutlichte, dass diese beiden Arten mittels a-ratio und ihrem Durchmesser unterschieden werden können. Die sich ergänzende Kombination von molekularen und morphometrischen Untersuchungen ermöglichte die Identifikation der untersuchten Arten. Es wurden zwei Gewächshausexperimente mit 25 angebauten Kartoffelsorten durchgeführt, um diese auf Resistenz und Toleranz gegenüber Nematoden zu testen. Dazu wurde ein Standard-Screening Protokoll entwickelt. Resistenz und Toleranz wurden gemäß der derzeitigen Definition (Nematologie) bewertet. Die relative Anfälligkeit und äußere Verletzung der Kartoffelknolle stellten sich als beste Parameter für die Beurteilung der Resistenz respektive der Toleranz heraus. Alle 25 untersuchten Kartoffelsorten waren weder resistent noch tolerant gegenüber D. destructor oder D. dipsaci. Jedoch wurden Unterschiede in der Toleranz der Sorten festgestellt. Im Vorfeld zum Pflanzenexperiment wurden die Populationsdichten von D. destructor und D. dipsaci und deren Einfluss auf Ertragsverlust untersucht. Die initiale Populationsdichte hatte einen signifikanten Effekt auf den Schaden an der Kartoffelknolle und den Fortpflanzungsfaktor der Nematoden unter Gewächshausbedingungen. D. destructor verursachte Schäden bereits bei einer geringeren initialen Populationsdichte als D. dipsaci. Unter Klimakammerbedingungen wurde gezeigt, dass die Temperatur Einfluss auf die Schadensrate von D. destructor und D. dipsaci an Kartoffelknollen nimmt. Im Gegensatz zu einer Temperatur von 16°C waren 26°C sowohl optimal für die Vermehrung von D. destructor als auch für D. dipsaci. Obwohl für D. destructor und D. dipsaci unterschiedliche Temperaturanforderungen beschrieben wurden, verursachten beide Arten in ähnlichen Temperaturbereichen äußere Verletzungen an der Kartoffelknolle. Beauveria bassiana ist ein weltweit verbreiteter Pilz, der vor allem zur Bekämpfung von Insektenschädlingen in der Kartoffelproduktion Anwendung findet. Doppelbefall von Kartoffeln mit B. bassiana Sporensuspensionen im Boden mit D. destructor oder D. dipsaci begünstigte die Nematoden, was zu einer erhöhten Nematodenfortpflanzung und Knollenbeschädigung führte. B. bassiana allein war nicht schädlich für die Kartoffel. Es wurde vermutet, dass B. bassiana eine indirekte Rolle in der Wechselwirkung Nematode-Kartoffel spielt. Vorschläge für zukünftige Experimente werden angebracht, die einen weiteren Beitrag zu den hier vorgestellten Studien leisten können.