| dc.contributor.advisor | von Tiedemann, Andreas Prof. Dr. | |
| dc.contributor.author | Döring, Ines | |
| dc.date.accessioned | 2021-11-18T08:34:22Z | |
| dc.date.available | 2021-11-25T00:50:04Z | |
| dc.date.issued | 2021-11-18 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/21.11130/00-1735-0000-0008-598D-6 | |
| dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.53846/goediss-8942 | |
| dc.language.iso | deu | de |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | |
| dc.subject.ddc | 630 | de |
| dc.title | Auftreten und Schadwirkung von Rhizoctonia im deutschen Winterweizenanbau | de |
| dc.type | doctoralThesis | de |
| dc.title.translated | Occurrence and damaging effect of Rhizoctonia in German winter wheat cultivation | de |
| dc.contributor.referee | von Tiedemann, Andreas Prof. Dr. | |
| dc.date.examination | 2021-04-12 | |
| dc.description.abstractger | Der Scharfe Augenfleck an Weizen, ausgelöst durch Rhizoctonia, spielt im deutschen Winterweizenanbau eine eher untergeordnete Rolle und wird allgemein als wenig ertragswirksam eingeschätzt. Dennoch konnte im Rahmen dieser Arbeit gezeigt werden, dass besondere Konstellationen eine Infektion durch den bodenbürtigen pilzlichen Erreger begünstigen und deutliche ertragsmindernde Effekte auslösen können.
Rhizoctonia nimmt dabei die Rolle eines Schwächeparasiten ein, welcher die Pflanze zusätzlich zu abiotischen Einflüssen und infolge einer ungünstigen Prädisposition schädigen kann. Im Monitoring in zwei aufeinanderfolgenden Vegetationsperioden (2012 u. 2013) konnte R. cerealis AG D in Weizen als vorherschende AG verifiziert werden. Dabei wurden Anbauflächen mit Winterweizen beprobt und auf natürlichen Befall mit Rhizoctonia hin analysiert. Im Feldversuch wurden teilrandomisiert die Prüffaktoren Winterweizensorte (Hermann, Inspiration, Mulan, Toras), künstliche Inokulation und Gesundkontrolle sowie Aussaattermin (früher Termin Ende August und später Termin mit + 4 Wochen) gewählt. Es konnte erfolgreich gezeigt werden, dass früh im Herbst gesäte frostempfindliche Winterweizensorten (Hermann, Inspiration, Mulan) unter Kahlfrostbedingungen durch Rhizoctonia-Befall signifikant geschädigt werden. Infolge der befallenen und ausgewinterten Triebe trat zur Ernte ein mittlerer Ertragsverlust von 15% auf. Die Befallshäufigkeiten in BBCH 75 beliefen sich auf 47,4% (Hermann), 38,5% (Inspiration) und 28,0% (Mulan). Die sehr winterharte Weizensorte (Toras), die unter Kahlfrost und trotz hoher Befallshäufigkeit (60,0% in BBCH 75) keine befallenen Triebe verlor, zeigte diesen Effekt nicht.
Des Weiteren konnte im genannten Versuch gezeigt werden, dass sich in einem Mischinokulum aus R. solani AG 5 und R. cerealis AG D lediglich die letztgenannte Erregerform an den Pflanzen erfolgreich etablierte und zum Boniturtermin der späten Milchreife in allen erfolgreich aufgereinigten Proben nachweisbar war.
Als weiterführende Untersuchung wurden die isolierten Pilze auf ihre optimale Wachstumstemperatur im sterilen Laborassay untersucht. Es konnte jedoch keine mögliche Adaption an verschiedene Klimate und/ oder Temperaturbedingungen festgestellt werden.
Zur Verifizierung der These, dass ein früh gesäter Winterweizen unter Rhizoctonia-Infektion kombiniert mit Kahlfrostbedingungen, Frostschäden aufweist und ertragsmindernde Effekte zeigen kann, wurde ein Versuch auf der Göttinger Bodenerwärmungsanlage durchgeführt. In der Anlage kann durch im Boden verlegte Heizkabel der Froststress durch die Erwärmung des Bodens vermindert werden. Im Versuch zeigte sich, dass die nicht erwärmten und mit R. cerealis AG D inokulierten Parzellen einen Winterausfall zeigten, während die erwärmten inokulierten Parzellen keine Reduktion des Bestands aufwiesen. Bei der Gesundkontrolle erlitt keine der Temperaturvarianten (erwärmt/ nicht erwärmt) einen Winterschaden. Weiterhin konnte im Versuch nochmals verifiziert werden, dass R. cerealis AG D die vorherrschende und Symptom auslösende Anastomosegruppe am Winterweizen ist; R. solani AG 5 löste nur artifiziell Symptome an wenigen Pflanzen aus und R. solani AG 1-IB war nicht pathogen. Zur weiterführenden Untersuchung dieses Resultats wurde im sterilen Infektionsassay im Labor durch Färbemethoden die Aktivität der genannten AG´s an der Weizenwurzel untersucht. Es zeigte sich, dass R. solani AG 5 und R. solani AG 1-IB zwar die Weizenwurzel großflächig besiedeln und starke Verbräunungen bevorzugt an der Koleoptile verursachen, aber keine aktive Penetration in das Wurzelgewebe erfolgt.
Neben diesen konnten in Laboruntersuchungen weitere Unterschiede von R. solani und R. cerealis AG D sowie R. solani AG 8 gefunden werden. So haben AG D und AG 8 ein Temperaturoptimum von etwa 20°C, während die übrigen R. solani AG´s (AG 5, AG 11, AG 1-IB, AG 4 HGII) bei etwa 24°C optimal wachsen. Des Weiteren können die Pilzarten anhand morphologischer Eigenheiten differenziert werden. So haben R. solani AG´s ein im Vergleich eher kräftiges und fusionsfreudiges Myzel, während bei R. cerealis feine und wenig verzweigte Hyphen beobachtet werden konnten. Davon differenziert war wiederum R. solani AG 8 mit einer frühen Sklerotienbildung und geweihartigen Fortsätzen an frisch verzweigten Hyphen. Durch den Einsatz von Bromphenolblau im Agarplattenmedium konnte bei R. solani AG 5, AG 11, AG 1-IB, AG 4 HGII und AG 8 eine sezernierte Säure identifiziert werden, bei R. cerealis AG D hingegen nicht. Bei diesem Isolat konnte zu 6 dpi im Mittel 7 Infektionseinheiten pro cm befallener Wurzel ausgezählt werden, bei AG 5 waren es nur 2 Einheiten pro cm und bei AG 1-IB war es im Mittel nur 1 Einheit pro cm.
Es wird vorgeschlagen, dass Winterhärte als stellvertretendes Merkmal für Rhizoctonia-Toleranz bei neuen Sorten geprüft werden kann, weil Rhizoctonia lediglich unter Frosteinwirkung bei wenig frosttoleranten Sorten ertragsmindernde Effekte gezeigt hat. | de |
| dc.description.abstracteng | The sharp eye spot on wheat (WSED), caused by Rhizoctonia spp., plays a minor role in German winter wheat cultivation and is therefore considered less important. However, the present work has shown that specific conditions may favour infection by this soil-borne fungal pathogen and ultimately lead to yield reduction. Thus, Rhizoctonia is a weakness parasite, which may damage the plant in association with abiotic stress, by which susceptibility and thus infection are enhanced. In a monitoring conducted in two successive growing seasons (2012 and 2013), data on the occurrence of Rhizoctonia in German winter wheat fields were collected. The areas of winter wheat were sampled and analysed for natural infestation with Rhizoctonia. As a result, surprisingly, only R. cerealis AG (Anastomosis group) D could be detected.
In a field trial, the variety (Hermann, Inspiration, Mulan, Toras), artificial inoculation and sowing date (end of August vs. 4 weeks later) were chosen as experimental factors. The early autumn-sown frost-sensitive winter wheat varieties (Hermann, Inspiration, Mulan) suffered irreversibly from shoot losses due to Rhizoctonia under black frost conditions. As a result of the infection and the loss of shoots, the average yield was reduced by 15% compared to the more frost resistant variety ’Toras’. The infection rates with Rhizoctonia at growth stage (GS) 75 were 47.4% (Hermann), 38.5% (Inspiration) and 28.0% (Mulan). The highly frost resistant variety (Toras), which did not lose infested shoots due to black frost and despite a high infection rate of 60.0% at GS 75, did not show any yield reduction. Furthermore, the experiment demonstrated that after a mixed inoculation with Rhizoctonia solani AG 5 and Rhizoctonia cerealis AG D only the latter was successfully establishing on the plants and detectable in all samples at the late milk stage of grains. In a further experiment, the optimal growth temperature of the isolated fungi was assessed under sterile laboratory conditions. However, there was no adaptation to different climates and/or temperature conditions detectable.
To verify the assumption that early sowing of winter wheat under Rhizoctonia infection combined with black frost conditions shows frost damage and yield-reducing effects, a trial was carried out at the Göttingen soil heating facility. The system can prevent winter losses by warming the top soil with heating cables in the ground. The experiment showed that the non-warmed and R. cerealis AG D inoculated plots showed losses due to infection and winter stress, while the warmed and inoculated plots did not show any reduction of plants. In the non inoculated checks, neither of the two temperature variants (warmed/ unwarmed) suffered from winter damage. Furthermore, the experiment showed that R. cerealis AG D is the predominant anastomosis group in winter wheat that causes WSED symptoms while R. solani AG 5 caused symptoms only in a few plants and R. solani AG 1-IB did not cause any symptoms at all. For further verification of this result, the activity of the mentioned AG´s on the wheat root was examined using staining methods in an artificial infection test under sterile conditions. The results indicate that R. solani AG 5 and R. solani AG 1 IB colonize the wheat root extensively and tend to cause strong browning at the coleoptile, but are not able to actively penetrate the root cells. In addition to these results, further differences between R. solani and R. cerealis AG D and R. solani AG 8 were found in laboratory experiments. Thus, AG D and AG 8 have a temperature optimum of about 20°C, while the AG´s of R. solani (AG 5, AG 11, AG 1-IB, AG 4 HGII) have a higher growth optimum at about 24°C.
Further, the fungal species were differentiated on the basis of morphological differences. The mycelium of R. solani AG´s, for example, is relatively strong and fusible, while R. cerealis has fine and less branched hyphae. R. solani AG 8 was distinguishable by early sclerotia formation and antler-like extensions on freshly branched hyphae. By using a bromophenol blue stained agar plate medium, an acid secretion was identified in R. solani AG 5, AG 11, AG 1 IB, AG 4 HGII and AG 8, but not in R. cerealis AG D. As concerns the ability to penetrate the wheat root, only R. cerealis AG D showed activity and formed an average of 7 infection units per cm of infected root at 6 dpi, while R. solani AG 5 only formed 2 units per cm and AG 1 IB formed an average of 1 unit per cm.
It is suggested that winter hardiness could be tested as an indirect indicator of Rhizoctonia susceptibility in new varieties, because Rhizoctonia has shown yield reduction only under frost conditions in a frost-sensitive cultivar. This may be a useful screening approach as susceptibility tests with a soil-borne pathogen are rather difficult and complex, while there are already well-established methods for screening cultivars for winter hardiness. | de |
| dc.contributor.coReferee | Varrelmann, Mark Prof. Dr. | |
| dc.contributor.thirdReferee | Schlüter, Klaus | |
| dc.subject.ger | Scharfer Augenfleck | de |
| dc.subject.ger | Rhizoctonia cerealis | de |
| dc.subject.ger | Auswinterung | de |
| dc.subject.ger | Winterweizen | de |
| dc.subject.ger | Frostschaden | de |
| dc.subject.ger | Winterhärte | de |
| dc.subject.ger | WSED | de |
| dc.subject.ger | AG-D | de |
| dc.subject.ger | Winterhärte | de |
| dc.subject.eng | Wheat Sharp Eye Spot | de |
| dc.subject.eng | Rhizoctonia cerealis AG-D | de |
| dc.subject.eng | winter wheat | de |
| dc.subject.eng | frost damage | de |
| dc.identifier.urn | urn:nbn:de:gbv:7-21.11130/00-1735-0000-0008-598D-6-4 | |
| dc.affiliation.institute | Fakultät für Agrarwissenschaften | de |
| dc.subject.gokfull | Land- und Forstwirtschaft (PPN621302791) | de |
| dc.description.embargoed | 2021-11-25 | |
| dc.identifier.ppn | 1777984491 | |
| dc.creator.birthname | Eikenberg | de |