Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Projektziel war die Entwicklung eines kosteng\u00fcnstigen und nachhaltigen biologischen Verfahrens zur Bek\u00e4mpfung der Larven der Wiesenschnake Tipula paludosa mit dem insektenpathogenen Bakterium Bacillus thuringiensis subspezies israelensis (Bti) und\/oder insektenpathogenen Nematoden (EPN). Weiteres Ziel war die Entwicklung von verbesserten Produktions- und Ernteverfahren f\u00fcr Bti und die Entwick-lung einer Qualit\u00e4tskontrolle auf Basis von monoklonalen Antik\u00f6rpern f\u00fcr die Quantifizierung der wirksa-men Toxine des Bti-Produkts.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Projektarbeit war in 9 Pakete gegliedert, in denen die drei Partner e-nema GmbH, die Christian-Albrechts-Universit\u00e4t Kiel (CAU) und die ICYBAC GmbH zusammengearbeitet haben. Aus mehreren Isolaten wurden geeignete EPN- und Bti-St\u00e4mme f\u00fcr die Bek\u00e4mpfung von Tipuliden anhand von Labortests ausgew\u00e4hlt. Die Wirkungsmechanismen der Bti Toxine (Cry4A, Cry4B, Cry11Aa und Cyt1Aa) an Tipuliden wurden untersucht. Zur Optimierung des Produktionsmediums f\u00fcr Bti wurde eine Selektion mittels genetischer Algorithmen durchgef\u00fchrt. Verschiedene Verfahren zur Ernte von Bti wurden getestet, mit dem Ziel, den Verlust von Bakteriensporen und Toxinen im Endprodukt zu reduzieren. Zur Qualit\u00e4tskontrolle von Bti-Produkten und zur Optimierung des Produktionsverfahrens wurde ein Quantifizierungsverfahren f\u00fcr die Bti Toxine auf Basis monoklonaler Antik\u00f6rper entwickelt (ELISA-Test). Bisher werden die Toxine und Sporen nur indirekt \u00fcber ihre Wirkung gegen Stechm\u00fcckenlarven quantifiziert (international toxic units, ITUs). Im Rahmen von mehrj\u00e4hrigen Feldversuchen wurde die Wirkung im Feld optimiert. Neue Formulierungsstrategien wurden entwickelt, um eine h\u00f6here Aufnahme des Produkts durch Tipuliden zu f\u00f6rdern und dadurch eine Verringerung der Applikationsdosis von Bti zu gew\u00e4hrleisten.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die Nematodenart Steinernema carpocapsae erwies sich am wirksamsten gegen\u00fcber den aus den Eiern schl\u00fcpfenden L1 Larven von T. paludosa. Bei unter 14\u00b0C wirkt S. carpocapsae nicht mehr, w\u00e4hrend f\u00fcr Bti eine Wirkung auch noch bei 4\u00b0C nachgewiesen werden konnte. Die gute Wirkung konnte auch in Feldversuchen durch Wirkungsgrade von \u00fcber 80% best\u00e4tigt werden. Gegen die weniger anf\u00e4lligen, ausgewachsenen Insektenstadien (L4) wirken weder Nematoden noch Bti. Weitere Bti-St\u00e4mme wurden in Biotests auf gesteigerte Virulenz gegen T. paludosa ohne Erfolg getestet. W\u00e4hrend die Wirkung von Bti gegen M\u00fccken auf den Toxinen Cry4A, Cry4B, Cry11Aa und Cyt1Aa beruht, ist sie bei Tipuliden auf Cyt1Aa beschr\u00e4nkt, f\u00fcr das erstmals eine spezifische Bindung und Porenbildung im Darm nachgewiesen wurde. Anders als bei M\u00fccken, tragen die Bakteriensporen wesentlich zur Wirkung bei Tipuiden bei. Zur Quantifizierung der Bti Toxine (Qualit\u00e4tskontrolle) wurden monoklonale Antik\u00f6rper hergestellt und erfolg-reich im ELISA getestet. Cry4A und Cry4B k\u00f6nnen aufgrund der hohen \u00dcbereinstimmung der Aminos\u00e4uresequenz nicht unterschieden werden. Die Variabilit\u00e4t des ELISA liegt mit 4-8% deutlich unter der des herk\u00f6mmlichen Biotestverfahrens (20%) mit M\u00fcckenlarven. Durch Medienoptimierung wurde die Ausbeute des Cyt1Aa um mehr als das 3-fache gesteigert. Die Wirkung gegen Tipula L1 konnte damit erheblich gesteigert werden (Verringerung des LC50 von 7,5 auf 1 ?g\/cm\u00b2 in Fra\u00dftest mit Salatbl\u00e4ttern). F\u00fcr die Bek\u00e4mpfung mit Bti wurde eine Spr\u00fchformulierung mit verbesserter Haftung auf den Pflanzen entwickelt, wodurch der Wirkungsgrad auf 80% gesteigert werden konnte. Im direkten Vergleich erwies sich allerdings eine K\u00f6derformulierung als noch effektiver. Feldversuche mit Bti ergaben variable Ergebnisse aufgrund von Qualit\u00e4tsunterschieden, die erst nach Verf\u00fcgbarkeit des ELISA detektiert werden konnten<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Drei Ver\u00f6ffentlichungen in wissenschaftlichen Zeitschriften (Oestergaard, J., Belau, C., Strauch, O., Es-ter, A., van Rozen, K., Ehlers, R.-U. (2006) Biological control of Tipula paludosa (Diptera: Nematocera) using entomopathogenic nematodes (Steinernema spp.) and Bacillus thuringiensis subspec. israelensis. Biological Control 39, 525-531; Oestergaard, J., Voss, S., Lange, H., Lemke, H., Strauch, O., Ehlers, R.-U. (2007) Quality control of Bacillus thuringiensis israelensis products based on toxin quantification with monoclonal antibodies. Biocontrol Science and Technology, im Druck; Oestergaard, J., Ehlers, R.-U., Mart\u00ednez-Ram\u00edrez, A.C., Real, M.D. (eingereicht) Binding and Pore formation of Cyt1Aa and Cry11Aa toxins of Bacillus thuringiensis israelensis to brush border membrane vesicles of Tipula paludo-sa (Diptera: Nematocera). Applied and Environmental Microbiology). Vortr\u00e4ge auf wissenschaftlichen Tagungen (z.B. Deutsche Phytomedizinische Gesellschaft, Society of Invertebrate Pathology, EU COST Ac-tion 850 und 862, Gent Crop Protection Symposium) und bei Anwendertagungen (Greenkeeper-Verband, Beratertagung). Ver\u00f6ffentlichungen in Anwendermagazinen.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Untersuchungen zur Aufkl\u00e4rung der Pathogenit\u00e4tsmechanismen von Nematoden und Bti gegen\u00fcber Larven von Tipuliden haben wesentlich dazu beigetragen, die Produktentwicklung zielstrebig voranzuf\u00fchren. Weiterf\u00fchrende Forschungen sind notwendig, um besonders die Wirkung von Bti weiter zu optimieren. Mit dem ELISA steht ein praxisreifes Verfahren zur Qualit\u00e4tskontrolle zur Verf\u00fcgung. Ein Test zur Quantifizierung der Bti Sporen und ein Schnelltest zum Wirkungsnachweis m\u00fcssen noch entwickelt werden. Umfangreiche Labor- und Feldversuche haben zur Entwicklung einer Bek\u00e4mpfungsstrategie gef\u00fchrt, bei der Nematoden und Bti zum Einsatz kommen. Sofern die Temperaturen im Herbst \u00fcber 13\u00b0C liegen, kann S. carpocapsae eingesetzt werden. Bei weiter fallenden Temperaturen wird der Einsatz von Bti empfohlen. Bisher sind jedoch nur bei Ausbringung sehr hoher Konzentrationen Wirkungsgrade von 80% zu erzielen. Die damit verbundenen Kosten w\u00e4ren f\u00fcr die Anwendung auf Wiesen und Weiden bisher nicht wirtschaftlich, f\u00fcr die Verwendung auf Sportrasen jedoch interessant. Weitere Optimierungsarbeiten in der Produktion und Formulierung sind notwendig, um das Verfahren auch f\u00fcr Wiesen und Weiden wirtschaftlich zu gestalten. Damit einhergehen m\u00fcsste ebenfalls eine Ma\u00dfstabvergr\u00f6\u00dferung der Produktionsanlage der e-nema GmbH. Da bis jetzt kein chemischer Wirkstoff zur Bek\u00e4mpfung von Tipuliden zugelassen ist und Versuchsergebnisse mit einem in Entwicklung befindlichen chemischen Wirkstoff eher unter denen von Bti liegen, erscheint die Weiterentwicklung der kommerziellen Anwendung von Bti sinnvoll. Die zur Verf\u00fcgung stehenden Versuchsergebnisse der Anwendung im Feld reichen f\u00fcr eine Zulas-sung von Bti gegen Tipula-Larven bisher nicht aus, auch weil eine Endscheidung \u00fcber die optimale For-mulierung auf Basis des verf\u00fcgbaren Datenmaterials noch nicht m\u00f6glich ist. Eine Zulassung von Bti gegen Tipula wird weiterhin angestrebt.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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