| dc.contributor.advisor | Tiedemann, Andreas von Prof. Dr. | |
| dc.contributor.author | Ftayeh, Radwan | |
| dc.date.accessioned | 2015-09-04T12:09:27Z | |
| dc.date.available | 2015-09-04T12:09:27Z | |
| dc.date.issued | 2015-09-04 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0023-960B-B | |
| dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.53846/goediss-5251 | |
| dc.language.iso | eng | de |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | |
| dc.subject.ddc | 630 | de |
| dc.title | Elimination of Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis from tomato cultures and seeds by highly sensitive detection methods and effective seed treatments | de |
| dc.type | doctoralThesis | de |
| dc.contributor.referee | Wydra, Kerstin Prof. Dr. | |
| dc.date.examination | 2010-01-29 | |
| dc.description.abstractger | <p>
Das phytopathogene Bakterium Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis (Cmm), Verursacher der bakteriellen Welke der Tomate, ist die gefährlichste Bakterienkrankheit der Tomate weltweit. Von der "European Plant Protection Organisation" (EPPO) wurde Cmm deswegen als A2 Quarantäneorganismus eingestuft. Durch befallene Tomatensamen und -jungpflanzen wird die Krankheit von Jahr zu Jahr und in neue Gebiete übertragen.
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Die fortschreitenden Ausbrüche der Tomatenwelke und ihre Übertragung in neue Gebiete während der letzten Jahren werden darauf zurückgeführt, dass die eingesetzten diagnostischen Methoden für Cmm bei der Saatgutzertifizierung nicht zuverlässig und empfindlich genug waren, um Cmm in befallenen Tomatensamen und latent infizierten Jungpflanzen nachzuweisen. Die Ziele der Arbeit waren deswegen: 1) Eine Verbesserung der Nachweismethoden von Cmm, besonders im Saatgut und latent infizierten Jungpflanzen, 2) zu überprüfen, mit welchen Desinfektionsmethoden die Krankheitserreger in befallenen Tomatensamen vollständig abgetötet werden konnten, ohne die Keimfähigkeit der Samen zu schädigen.
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Folgende Ergebnisse wurden erzielt:
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i. Entwickung von zwei neuen selektiven Agarmedien für die Isolierung des Erregers vom "Bacterial Canker of Tomato" (BCT & BCT-2). Im Vergleich zu allen bisher bekannten semiselektiven Nährmedien für Cmm ermöglichten die beiden neuen Nährmedien das Wachstum aller geprüften Cmm-Stämme innerhalb von 4 bis 7 Tagen, während das Wachstum der saprophytischen Bakterien zu 98 - 100% unterdrückt wurde.
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ii. Herstellung der zwei spezifischen Primerpaare für Cmm “B-rev-CM/B-fw-PCM” und “L-fw-CM/L-rev-PCM”, welche sämtliche geprüften 76 Cmm-Stämme verschiedener Herkunft und Virulenz amplifizierten.
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iii. Entwicklung eines neuen Bio-PCR Protokolls, das einen hoch empfindlichen Nachweis von Cmm im Pflanzenhomogenat und Saatgutextrakt ermöglicht. Das Protokoll basiert auf der Anreicherung der in den Tomatenpflanzen und -samen vorkommenden lebensfähigen Cmm-Zellen auf dem BCT Medium, gefolgt von der Amplifizerung der von den BCT Agarplatten erhaltenen Aliquote mit den neuen Primerpaaren. Diese Bio-PCR ermöglichte einen empfindlichen Nachweis von sehr wenigen Cmm-Zellen im Pflanzen- und Saatguthomogenat (12 cfu oder weniger/100µl) innerhalb von 4 Tagen, sogar wenn die Population der Saprophyten sehr hoch war (2 x 10<sup>6</sup> - 2 x 10<sup>7</sup> cfu/100µl).
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iv. Prüfung verschiedener chemischer und physikalischer Desinfektionsmaßnahmen auf die Abtötung von Cmm in befallenen Tomatensamen. Mit den folgenden Behandlungen wurde eine 100%ige Abtötung des Erregers in systemisch hoch befallenem Saatgut erzielt. Dabei wurden die infizierten Tomatensamen bei Zimmertemperatur in einer der folgenden Lösungen eingeweicht: 5% MENNO-Florades<sup>TM</sup> für 120 Minuten, 3% HCl für 60 Minuten, 3% HCOOH für 60 Minuten, 5% HCOOH für 30 Minuten oder 5% CH3COOH für 120 Minuten. Auch durch Einweichen der Samen in warmem Wasser bei 52°C für 60 Minuten, oder bei 54°C für 30 Minuten wurden die Cmm-Bakterien zu 100% abgetötet. Alle diese Behandlungen verursachten keine signfikante Reduzierung der Keimfähigkeit der Samen im Vergleich zu unbehandelten Samen.
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Mit der Entwicklung neuer selektiver Nährmedien und eines neuen sehr spezifischen Bio-PCR Protokolls, sowie der Selektion sehr effektiver Methoden zur Abtötung der Cmm-Bakterien im Saatgut wurden für die Saatgutindustrie die Voraussetzungen zur Produktion und Zertifizierung Cmm-freien gesunden Tomatensaatgutes geschaffen und damit der Schlüssel zu einer erfolgreichen Bekämpfung dieser gefährlichen Bakterienkrankheit. | |
| dc.description.abstracteng | <p>
The phytopathogenic bacterium Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis (Cmm), causing bacterial canker of tomato, is the most serious bacterial pathogen of tomato worldwide. The bacterium is considered as A2 quarantine organism by the European Plant Protection Organization (EPPO). Infected or contaminated tomato seed and transplants are obviously responsible for disease transmission from year to year and into new areas.
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The increasing outbreaks of canker disease during recent years indicate that the current diagnostic methods of Cmm used by the seed industry for seed health certifications are not reliable or sensitive enough for detecting Cmm in infested tomato seed and latently infected asymptomatic plants.
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The objective of this study was to improve the diagnostic methods of Cmm, since the previous methods often failed to detect low infections by Cmm in seeds and asymptomatic plant samples. Another objective was to investigate different seed treatment methods for eradicating Cmm from infected tomato seed.
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These objectives were achieved by:
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i. Developing two new selective and sensitive agar media for isolation of the causal organism of Bacterial Canker of Tomato (BCT & BCT-2) from tomato seed and plants. Compared to all previous semiselective media developed for Cmm, the new media (BCT and BCT-2) supported growth of a wide range of Cmm strains within 4 to 7 days and inhibited the growth of saprophytic bacteria to an extent of 98 to 100%.
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ii. Designing two primer sets “B-rev-CM/B-fw-PCM” and “L-fw-CM/L-rev-PCM” specific for Cmm. The PCR systems using the new primer sets proved to be specific for Cmm and amplified all the 76 different Cmm strains tested containing virulent, hypo-virulent and avirulent strains without any exception.
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iii. Establishment of a novel Bio-PCR assay for a highly sensitive detection of Cmm from environmental plant homogenates and seed extracts. This protocol was based on enrichment of viable Cmm-cells existing in seed and plant tissues by plating seed or plant extracts on BCT agar and amplifying aliquots obtained from BCT agar plates with the new primers “B-rev-CM/B-fw-PCM” and “L-fw-CM/L-rev-PCM”. This Bio-PCR assay allowed a sensitive detection of very few Cmm cells in seed and plant extracts (12 cfu or less/100 µl) within 4 days, even when the population of saprophytic bacteria was very high (2 x 10<sup>6</sup> - 2 x 10<sup>7</sup> cfu/100 µl). The detection of such low concentration of Cmm-cells when the population of saprophytic bacteria was so high was only possible via Bio-PCR, but impossible visually on all tested media including the BCT medium.
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iv. Screening and recording different effective chemical and physical treatment methods for eradicating Cmm from infected tomato seed.
The recorded seed treatments eradicated the pathogen from 100% systemically and heavily infected seeds to zero when dry infected seeds were soaked at room temperature in one of the following solutions: 5% MENNO-Florades<sup>TM</sup> for 120 min, 3% HCl for 60 min, 3% HCOOH for 60 min, 5% HCOOH for 30 min, or 5% CH3COOH for 120 min; as well as by soaking seeds in warm water at 52°C for 60 min, or at 54°C for 30 min. All these treatments eradicated Cmm from seeds without any significant reduction in seed germination capacity compared with untreated seeds.
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The results obtained regarding the development of new selective nutrient agar media and development of a new very specific Bio-PCR protocol, as well as the suggested seed treatments may be very helpful to the seed industry in improving the production and certification of healthy tomato seed, which is the key for disease control.
</p> | de |
| dc.contributor.coReferee | Karlovsky, Petr Prof. Dr. | |
| dc.subject.eng | Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis, Cmm, bacterial canker of tomato, BCT, BCT-2, selective medium, detection, Bio-PCR, seed treatments | de |
| dc.identifier.urn | urn:nbn:de:gbv:7-11858/00-1735-0000-0023-960B-B-v2-4 | |
| dc.affiliation.institute | Fakultät für Agrarwissenschaften | de |
| dc.subject.gokfull | Land- und Forstwirtschaft (PPN621302791) | de |
| dc.identifier.ppn | 834541319 | |