Glyphosatverwertung durch Pseudomonas sp. GS

Zentralbl. Mikrobiol. 145 (1990), 439-443 Gustav Fischer Verlag Jena

[Institut fur Phytopathologie Ascher sleben der Akademie der Landw irtschaftswissenschaften der Deutschen Demokratischen Republik)

Sameniibertragung des Chlorotischen Kirschenringflecken-Virus (prune dwarf virus) bei Schlehe (Prunus spinosa L.) Seed Transmission of Prune Dwarf Virus in Blackthorn (Prunus spinosa L.) H.-H . SCHIMANSKI und U. MEYER Key words : Prune dwarf virus, blackthorn , virus transmission through seed

Summary Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) was used to evaluate the incidence of prune dwarf virus (POV) antigen in seed and seedlings derived from nine open-pollinated, spontaneously POV-infected blackthorn iPrunus spinosa L. ) shrubs. The incidence of POV antigen in seed lots gathered from the different seed source shrubs ranged between 93.6 and 100% . In seedling progenies arised from seeds harvested from four of those POV-infected blackthorn shrubs , the rate of plants carrying POV antigen, however, was ascertained to be 0 % in three progenies and 4.8 % in one progeny. POV-infected blackthorn seedlings up to four leaf stage showed neither growth depression nor any other disease symptoms .

Zusammenfassung Same nproben, die von neun wildwac hsenden, spontan mit dem Chlorotisc hen Kirschenr ingflecken-Virus (prune dwarf virus, PDV) infizierten Strauchern der Schlehe (Prunus spinosa L. ) stammten, enthielten nach Ergebnissen des DAS-ELISA zwischen 93,6 % und 100% PDV-Antigen-tragende Samen. Anzuchten von SamIingsnachkommen aus Samen von vier dieser Schlehenstraucher erw iesen sich als PDV-Antigen-frei. In der Samlingsnachko rnrnenschaft eines weiteren Schlehenstrauches fanden sich 4, 8 % POV-Antigen -tragend e Slimlinge. POV-infizierte Schlehensamlinge wiese n bis zum Vierblall-Stadium weder Wuchshemmungen noch irgendwe lche anderen Krankheitssymptome auf.

Die Schlehe (Prunus spinosa L. ) ist eine natiirliche W irtsart des Chlorotischen Kirschenrin gflecken- Virus (prune dwarf virus, rOV) (SCHIMANSKI et al. 1975 ; SWEET 1980) . Die Art und Weise der vertikalen Ubertragung des rov innerhalb dieser Species ist bisher unbekannt. Aus diese m Grund e war zu prufen , ob das rov bei Schlehe mit dem Samen an die generative Nachkommenschaft infizierter Mutterpflanzen weitergege ben werden kann. Ein vorlaufiger Bericht mit ersten Ergebni ssen aus dieser Untersuchun g ist bereits veroffe ntlicht word en (SCHIMANSKI 1989).

Material und Methoden Als Ausgangsmaterial zur Priifung der Sameniibertragbarkeit des PDV dienten Samen und Samlingsnachkornmenschaften von im Gebiet der Uckerrnark wildwac hsenden, frei abgebliihten, gesunden und spontan mit dem POV infizie rten Schlehenstrauchern . Der Virusstatus der Sarnenspenderstraucher war bereits aus friiheren Untersuchungen (SCHIMANSKI et al. 1975) bekannl. Das Vorhandensein bzw. Fehlen des PDV in den Schlehenstrauchern wurde sparer in Tests unter Verwend ung des DAS-ELISA (CLARK und ADAMS 1977) bestatigt. Zugleich lieB sich nachweisen, daB samtliche in die Untersuchung einbezoge nen Schlehengeholze frei vom Nekrotischen Kirschenringflecken- Virus (Prunus necrotic ringspot virus, PNRV) waren.

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H.-H. SCHI MANSKI und U. MEYER

Nach der Ernte wurden die von den einzelnen Samenspenderstrauchern erhaltenen Saatgutmengen in jeweils zwei Probengeteilt. Die Steinkerneder einen Teilprobewurden 3 Monate bei 4 °C trocken gelagert. Danach erfolgte die Testung auf Vorhandensein des PDV- und PNRV-Antigens mittels DAS-ELISA nach der bei SCHIMANSKI (1988) beschriebenen Methodik einzcln an intakten Samen nach vorherigem Entfernen des Endokarps. Die Steinkerneder anderen Saatgut-Teilprobe wurdenvon Herbstbeginn bis zum Ende des Winters in einem ungeheizten Gewachshaus stratifiziert. Nachdem die Steinkerne geplatzt waren und die Samenkeimung begonnen hatte, wurden die Keimlinge in mit dampfsterilisierter Erde gefiillte Aussaatschalen pikiert und im Warmhaus unter Zusatzbeleuchtung angezogen. Die Priifung der auf diese Weise erhaltenen Schlehen-Keimpflanzen auf Vorhandensein des PDV- und PNRV-Antigens erfolgte einzelpflanzenweise im Zwei- bis Vierblattstadium mittels DAS-ELISA. Das pflanzenhomogenat fur die serologische Untersuchung wurde aus dem gesamten SproB der Keimpflanzen einschlieBlich Kotyledonen und Hypokotyl hergestellt. Die nach der Stratifikation ungekeimt gebliebenen Samen wurden mittels des DAS-ELISA ebenfalls auf Vorhandensein des PDV- und PNRV-Antigens untersucht. Die Positiv- und Negativkontrollen des ELISA wurden aus gefriergetrockneten Praparaten von Bliitenknospen PDVbefallener und virusfreier Baume der SiiBkirschensorten .Nadino' und ,Querfurter Konigskirsche: und PNRVbefallener Baume der SiiBkirschensorte ,Vernon' hergestellt. Die zur Auswertung der ELlSA-Resultate erforderlichen Schwellenwerte wurden jedoch iiber eine Homogenitatsprufung aus den Extinktionswerten der Samen- und Samlingsstichproben heraus ermittelt.

Ergebnisse Die Ergebnisse der PDV-Testung an von 10 genet isch verschiedenen gesunden und PDVinfizierten Schlehen strauchern stammenden Samenproben aus zwei Erntejahren sind in Tabelle 1 zusammengefaBt. Danach lieB sich das PDV-Antigen in den untersuchten Saatgutproben bei einem uberras chend hohen Ante il der Samen nachwe isen . Das PNRV wurde in keinem der getesteten Samen gefunden . Tabelle 2 gibt die Werte flir Keimfahigkeit bzw. Feldaufgang des Saatgutes PDV-infizierter Schlehen -Sarnenspenderstraucher wieder. Setzt man die Daten aus dieser Tabelle zu denjenigen der Tabellen 1 und 3 in Beziehung, wird deutlich , daB das PDV offenbar keinen wesentlichen EintluB auf die Keimfahigkeit von Schlehensamen ausiibt . Die Resultate der Testung von nach Beendigung der Stratifikation ungekeimt gebli ebenen Samen und aus der gleichen Saatgutprobe aufgewachsenen Samlin gsnachk omm enschaften von fiinf der PDV-infizierten Schlehenstraucher sind in Tabelle 3 dargestellt. Es zeigte sich , daB bei 4 der 5 untersuchten Samlingsnachkommenschaften kein PDV-Antigen mehr in den Keimptlanzen nachzuweisen war, obwohl zwischen 93,6 % und 100 % der unstratifizi erten Samen der entsprechenden Saatgutproben positive Reakt ionen im PDV-ELISA ergeben hatten und das PDVAntigen auch in allen nach StratifikationsabschluB ungeke imt gebliebenen Samen festge stellt werden konnte . Lediglich eine Samlingsnachkomrnen schaft wies mit 4 ,8 % einen geringen Antei l Keimptlanzen mit positiver PDV-ELISA-Reakt ion auf.

Diskussion Die Samen iibertragungsrate des PDV bei Schlehe liegt mit 0 % bzw. 4,8 % im Bereich der von anderen Arten der Gattung Prunu s bekannten, niedrigen Werte. So weist das PDV bei Ptlaume (Prunus dome stica L.) cin AusmaB der Sameniibertr agung von 1,4 % auf (SCHIMANSKI 1971), bei Myrobalane (Prunu s cerasifera EHRH .) ein solches von 0 % bzw. 1,9 % (SCHIMANSKI und FUNK 1972). Die geringe Sameniibertragung srate des PDV bei Schlehe ist somit eine weitere Stiitze der Hypothese, daB das Ausmaf der Samenubertragung eines Kirschenringtlccken- Virus von der systematischen Stellung der Wirtsart innerhalb der Untcrfamilie Prunoidcae abhangt (SCHIMANSKI 1969). Das PDV , obschon poten tiell polleniibertragbar (FULTON 1981), breitct sich in Ptlaumenbestanden nicht oder nur schr langsam aus (THOMAS und HILDEBRAND 1936; VERDEREVSKAJA und MARINESKU 1985). Bei Schlehe als einer der Elternarten der allopol yploiden Hybridspecies Ptlaume [zusammenfass ende Darstellungen bei JOHANSSON und OLDEN (1962) sowie MURAWSKI

Sameniibertragung bei Prunus spinosa L.

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Tabelle I. Nachweis des POY-Antigens in Sarnen von POY-infi zierten und POY-freien Schlehenstrauchern . Tab le I. Evidence of prune dwarf virus ant igen in seeds derived from virus-infected and virus-free blackthorn shrubs. Anzahl Samcn mit positiver PDY-ELlSA-Reaktion

Samenspenderstrauc h

1987 Bezeichnung

Yirusstatus

absolut

8 18 19 20 21 23 32 39a 40 38

POY-befallen POY-befallen POY-befallen POY-befa llen POY-befallen PDY-befallen POY-befallen POY-befallen POY-befallen POY-frei

x x

1988 relativ

171/177*

2431244

96,6'1"0 99 ,6 % 100 ,0 % 100,0 % 98,4 %

112/112 2131213 63/64

x x

47 , 1%

32/ 68

absolut

relativ

47/ 50 108/109 134/ 14 1 152/152

94 ,0 % 99 ,1 % 95 ,0 % 100,0 %

36/ 36 131/140

100,0 % 93 ,6 %

x x x x

*

Anzahl Samen mit positiver ELlSA-Reaktion/ Anzahl untersuchter Samen. x Nicht untersucht (kein Fruchtb ehang) .

Tabelle 2. Keirnfahigkeit bzw. Feldaufgang des Saatgutes (Ernte 1988) von POY-befa llenen Schlehen-Samenspen-

derstrauchern. Tab le 2 . Germination abil ity and field emer gence of seeds ( 1988 crop) derived from PDY-infested blackthorn sheed shrubs. Samenspenderstrauch

8 18 20 39a 40

Anzah l zur Stratifikation eingeschic hteter Steinkerne

125 4 19 289 53 225

davon nach der Stratifikation mit unentwickel ten oder verpilz ten Samen

nicht gekeim ten Samen

gekeimten und aufgelaufenen Samen

absolut

relativ

absol ut

relativ

absolut

relativ

66 314 187 39 150

52 ,8 % 75,0 % 64 ,7 % 73,6 % 66 ,7 %

30 55 60 0 30

24 ,0 % 13,1 % 20,8 % 0 % 13,3 %

29 50 42 14 45

23,2 % 11,9 % 14,5 % 26,4 % 20,0 %

(1970) J durfte ein weitgehend ahnliches Verhalten zu erwarten sein. Urn so uberrasc hender ist der in der vorliegenden Untersuchung gefundene hohe AnteilPOV-Antigen-tragender Samen in der von einem POV- und PNRV-freien Schlehenstrauch erhaltenen Saatgutprobe, der wohl kaum anders als mit einer Pollenubertragung des Virus erklart werden kann. Auf Oifferenzen in der Haufigkeit von POV-Antigen im Saatgut und aus der gleichen Saatgutpartie aufgewachsenen Keim- bzw. Jungpflanzen bei Arten aus den Rosaceengattungen Cerasus und Prunus ist bereits mehrfach hingewiesen worden (MINK und AICHELE 1984; SCHIMANSKI et al. 1988). Oer Grund fur diesen Unterschied ist nicht bekannt. Ais Erklarungsrnoglichkeit bieten sich Oifferenzen in der Keimfahigkeit von virustragenden und virusfreien Samen (SCHIMANSKI und MEY ER 1989) an. Oer offensichtlich minimale EinfluB des POV auf die Keimfahigkeit von Schlehensamen laBteinen solchen Interpretationsversuch jedoch sehr fraglich erscheinen. Wahrscheinlicher durfte die Annahme sein, daB wahrend der Stratifikation des Saatgutes und der nachfolgenden Samenkeimung ein Abbau des im Samen vorhandenen Virus

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H.-H. SCHIMANSKI und U. MEY ER

Tabelle 3. PDV-Antigen-Hiiufigkeit in Samen und Samlingen PDV-infizierter Schlehen-Samenspenderstriiucher nach der Saatgut-Stratifikation (Saatgut Ernte 1988). Table 3. Incidence of prune dwarf virus antigen in seeds and seedlings derived from virus-infected blackthorn seed shrubs after seed stratification (1988 crop). Sarnenspenderstrauch

Nach der Stratifikation ungekeimt gebliebene Samen

Aus stratifizierter Saat aufgelaufene Samlinge

mit positiver PDV-ELlSA-Reaktion

8 18 20 39a 40

absolut

relativ

absolut

relativ

30/30* 55/55 59/60 0/ 0 30/30

100 % 100 % 98,3 %

0/29** 0/50 2/42 011 4 0/45

0% 0% 4,8 % 0% 0%

100 %

*, ** Anzahl Samen bzw. Siimlinge mit positiver PDV-ELlSA-Reaktion/Anzahl untersuchter Samen bzw. Samlinge.

erfolgt [zusammenfassende Oarstellun g bei MATTHEWS (1970 )], der sich in einem fast volligen oder vollstandigen Fehlen serologisch nachweisbaren POV-Anti gens in der Samlingsnachkornmenschaft auBert. Ob das POV vollstandig elim iniert wird oder in seiner Konzentration zunachst nur unter die Nachweisschwelle absinkt , urn mit zunehmendem Lebensalter der Sam linge wieder in Mengenbereiche aufzusteigen , die serodiagnostisch faBbar sind, bleibt ungeklart, Da nk sagung Fiir gewissenhafte technische Assistenz haben wir den Agraringenieuren UTE ROGGENBOCK, STEFFI WINTER und ANDREA ECKE sowie der Biologielaborantin EDITH POHL zu danken.

Literatur CLARK, M. F., and ADAMS, A. N.: Characteristics of the microplate method of enzyme-linked immunosorbent assay for the detection of plant viruses. J . Gen. Virol, 34 (1977), 475-483. FULTON, R. W.: Ilarviruses. In: KURSTAK, E. (ed.) : Handbook of Plant Virus Infections and Comparative Diagnosis. Amsterdam-New York-Oxford 1981, 377-41 3. JOHANSSON, E., und OLDEN, E. J.: Zwetschen, Pflaumen, Reineclauden , Mirabellen. In: KAPPERT, H., und RUDORF, W.: Handbuch der Ptlanzenziichtung. 2. Autl. Bd. 6. Ziichtung von Gemiise, Obst, Reben und Forstptlanzen. Verlag Paul Parey Berlin und Hamburg 1962,602-624. MATTHEWS, R. E. F.: Plant Virology. Academic Press, New York-San Francisco-London 1970, 136- 141. MINK , G. I. , and AICHELE, M. D.: Detection of Prunus necrotic ringspot and prune dwarf viruses in Prunus seed and seedlings by enzyme-linked immunosorbent assay. Plant Disease 68 (1984), 378-38 1. MURAWSKI , H.: Die Bedeutung der Polyploidie fur die Evolution der Ptlaume. Tag.-Ber. Dt. Akad. Landwirtschaftswiss. Berlin Nr. 101 (1970), 93- 107. SCHIMA NSKI, H.-H.: Verfahren zum serienmiiBigen Nachweis von Viren in Obstgehiilzen. Diss. Martin-LutherUniv. Halle- Wittenberg 1969,1 31. Die Virustestung bei generativ vermehrten Veredlungsunterlagen fUr Steinobst. III. Pflaumen (Prunus domestica L. ). Arch. Gartenbau 19 (1971), 2 15-236. Serologische Virusdiagnose bei Kern- und Steinobst mittels des ELISA unter Verwendung des Geratesysterns SUMAL des Kombinates VEB Carl Zeiss JENA. Applikation Information SUMAL Kombinat VEB Carl Zeiss JENA, Einsatz des SUMAL in der Phytopathologie 1988,45 -52. Seed transmission of prune dwarf virus in blackthorn (Prunus spinosa L. ). Symposium "Recent Results in Plant Virology" Eberswalde 1989, Kurzfassungen, 94-95 .

Sameniibertragung bei Prunus spinosa L.

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und FUNK, T.: Die Virustestung bei generativ vermehrten Veredlungsunterlagen fur Steinobst. IV. Myrobalanen (Prunus cerasifera EHRH.). Arch. Gartenbau 20 (1972), 389-409. und MEYER, U.: EinfluB des Chlorotischen Kirschenringflecken-Virus (prune dwarf virus) und des Nekrotischen Kirschenringflecken-Virus (Prunus necrotic ringspot virus) auf einige Werteigenschaften des von infizierten Samenspenderbaumen der Pflaume (Prunus domestica L.) geernteten Saatgutes (1989, unveriiffentlicht). - FUCHS, E., und GRUNTZIG, M.: Technologie der Testung von generativ vermehrten Veredlungsunterlagen aus der Art Cerasus avium (L. ) MOENCH auf Befall mit Kirschenringflecken-Viren. Arch. Gartenbau 36 (1988), 339- 344. SCHMELZER, K., KEGLER, H. , und ALBRECHT, H.-J. : Wildwachsende Prunus-Arten der Untergattungen Prunophora und Padus als naturliche Wirtspflanzen fur Kirschenringflecken-Viren. Zbl. Bakteriol. Parasitenkde., Infekt.-Krankh. Hyg. Abt. II 130 (1975), 109-120. SWEET, J. B.: Hedgerow hawthorn (Crataegus spp.) and blackthorn (Prunus spinosa) as hosts of fruit tree viruses in Britain. Ann. appl. BioI. 94 (1980), 83-90. THOMAS, H. E., and HILDEBRAND, E. M.: A virus disease of prune. Phytopathology 26 (1936), 1145- 1148. VERDEREVSKAJA , T. D., i MARINESKU, V. G.: Virusnye i mikoplazmennye zabolevanija plodovych kul'tur vinograda. Izdatel' stvo Sciinca Kisinev 1985,49. Anschrift der Verfasser: Dr. H.-H. SCHIM ANSKI und Dr. U. MEY ER, Institut fur Phytopathologie Aschersleben der Akademie der Landwirtschaftswissenschaften der DDR, Theodor-Roemer-Weg, Aschersleben, DDR- 4320.

Zentralbl. Mikrobiol. 145 (1990), 443-444 Gustav Fischer Verlag Jena

Buchbesprechungen BIRGE, E. A.: Bacterial and Bacteriophage Genetics. Springers Series in Microbiology. Springer-Verlag, New York-Berlin-Heidelberg-London-Paris-Tokyo 1988, 2nd Edition. 470 Seiten, 150 Abb., zahlreiche Tabellen, Preis: 78,- DM. ISBN 3-540-96696-x. Das bakteriengenetische Lehrbuch von E. A. BIRG E (I. Auflage 1981) ist im Juni 1988 in 2. Auflage erschienen. Die tiber das Buch mittlerweise erschienenen Gutachten bringen eine hohe Wertschatzung zum Ausdruck, der ich mich in dieser (bezogen auf das Erscheinungsjahr des Werkes) spaten Rezension uneingeschrankt anschlieBen kann. Die neu eingefugtcn Kapitel 2 (Genetic Processes and Procedures) und Kapitel 10 (Other Plasmids and Other Conjugation Systems) tragen zweifellos dazu bei, wesentliche Liicken im urspriinglichen Text zu schlieBen. Das erste Kapitel (Procaryote Molecular Biology) ist durch den Bezug auf Hefe als einfaches eukaryontisches Modell wesentlich anschaulicher geworden. Obcrhaupt macht es Freude in dem Buch zu lesen, weil aus dem Text und seiner Anlage das groBe Bemiihen des Autors sowohl um Anschaulichkeit als auch um die Vermittlung authentischer Details erkennbar wird und gute Illustrationen die Ubersicht fur den Leser erleichtern. Obwohl nur ausnahmsweise nicht von Escherichia coli und seinen Phagen die Rede ist, wird der Leser in den Kapiteln 5 (The Genetics of Other Intemperate Bacteriophages) oder Kapitel 14 (Applying Bacterial Genetic Principles) in solchem Umfang iiber andere bakterielle Systeme informiert, daB er herausragende Besonderheiten erkennen kann. Die kapitelweise angefuhrte Spezialliteratur konzentriert sich auf klassische und aktuelle Literatur und trifft iiberwiegend eine gute Auswahl. Diesem Buch ware (und nach dem unbcfriedigenden Versuch zur I . Auflagc erst recht) seine Ubersetzung ins Deutsche zu wiinschen, damit es Studierenden und lnteressenten in beiden Sprachen empfohlen werden kann. J. HOFEM EISTER, Gatersleben