Forschung

Forschung der Professur für Phytomedizin im Wein- und Gartenbau

Forschungsprojekte der Professur

Projektanfang: 15.04.2021
Projektende: 14.04.2024
Förderer: Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung

Die invasive Kirschessigfliege Drosophila suzukii hat sich seit 2012 in Deutschland zu einem akuten Problemschädling vor allem in Stein- und Beerenobstkulturen entwickelt. Wirksame biologische Regulierungsmöglichkeiten gibt es noch nicht. Auf der Basis verfügbarer Pupalparasitoide soll daher in einem Verbund aus Forschungseinrichtungen und einem Nützlingsproduzenten eine innovative praxisreife Strategie zur nachhaltigen und biologischen Regulierung der Kirschessigfliege als Alternative zu chemischen Verfahren entwickelt werden. Ziel ist der Einsatz eines verwertbaren Produktes auf der Basis dieser Nützlinge vor allem in Beerenkulturen (Himbeeren, Heidelbeeren). Für die Erreichung dieses Ziels müssen verschiedene Teilergebnisse erarbeitet werden: (1) Die Bereitstellung der Parasitoide in ausreichenden Mengen benötigt ein effizientes und qualitätssicherndes Massenzuchtverfahren. (2) Qualitätserhaltende Freilassungsträger für diese Nützlinge müssen entwickelt werden. Zudem müssen das zur Freilassung optimale Entwicklungsstadium der Parasitoide gefunden sowie die je nach Kultur notwendigen Aufwandmengen und Applikationshäufigkeiten erarbeitet werden. (3) Die Wirksamkeit von Freilassungen soll zunächst im praxisnahen Versuch und nach erfolgter Optimierung in Praxisbetrieben getestet werden. Dazu ist es auch erforderlich, die Integrierbarkeit des Verfahrens in die Kulturführung – auch im Hinblick auf eine Kombination mit gängigen Pflanzenschutzmitteln - zu prüfen. Übergeordnetes Ziel des Vorhabens ist es, die Ausbringung von Pupalparasitoiden als essentiellen Baustein in der Regulierung der Kirschessigfliege im Gartenbau zu etablieren und ein dafür geeignetes Produkt anzubieten.

Hochschule Geisenheim
© Institut für Phytomedizin - Mirjam Hauck

Projektanfang: 01.03.2020
Projektende: 28.02.2023
Förderer: Region Nouvelle Aquitaine, Hochschule Geisenheim University

Future viticulture needs to minimise the impacts of agrochemicals on human health and on environment by favouring biological control. Entomopathogenic fungi could be used in an integrated pest and disease control program as they are selective, will not cause emergance of resistance in pest populations and persist in the medium after their application. However, abiotic factors such as temperature, humidity and sunlight affect the efficacy and persistence of entomopathogenic fungi. A deeper understanding of the ecology of these fungi is thus necessary to ensure optimal conditions of their potential use for biological control. The GRAPHYTI project aims to explore the endophytic potential of the entomopathogenic fungi Metarhizum roberstii on grapevine. We will test if M. robertsii strains could be associated to grapevine roots without harming plant growth while having a pathogenic effect on arthropod pests (more particularly the root-feeding phylloxera and grapevine-moths). This project will build upon a native entompathogenic fungi collection performed from four wine-growing environments (fungi naturally occurring in vineyard soils) with contrasting climatic conditions (temperature and humidity): Germany, southern France, southern Australia and western Argentina. A collection of M. robertsii strains will be molecularly identified and characterised under different temperatures, humidity conditions, CO2 concentrations and for their pathogenic effect on pests. We hope to be able to provide native entomopathogenic fungi strains that could be used to protect grapevine against pests in a sustainable way: being adapted to local climatic conditions and to future global warming.

Hochschule Geisenheim
© Hochschule Geisenheim

Projektanfang: 01.11.2018
Projektende: 31.10.2021
Förderer: Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft

Im Rahmen des geplanten Vorhabens soll in einem Verbundprojekt, bestehend aus zwei Forschungseinrichtungen, einer Biotechnologie-Firma sowie einem assoziierten universitären Partner ein auf einem Bakterienstamm der Art Lysobacter enzymogenes basierendes, marktfähiges Produkt für den Pflanzenschutz entwickelt werden. Das Präparat soll möglichst antifungale und antibakterielle Aktivität und damit einen weiten Einsatzbereich haben. Die Aktivität gegen pilzliche und bakterielle Schaderreger soll zunächst in Labor- und Gewächshausversuchen untersucht werden. Über eine getrennte Verwendung von Bakterienzellen einerseits und Stoffwechselprodukte-enthaltender Fermentationslösung andererseits soll hierbei auch geklärt werden, ob die antifungale bzw. bakterizide Aktivität von der Gegenwart lebender Zellen ausgeht oder auf Stoffwechselprodukte zurückgeht. Letztere sollen sowohl in Hinblick auf die Wirksamkeit als auch die Produktsicherheit bezüglich Art und Zusammensetzung genauer charakterisiert werden. Basierend auf den so erarbeiteten Erkenntnissen sollen Formulierungen produziert werden, die in anschließenden Versuchen sowohl hinsichtlich technischer Eigenschaften wie Lagerbarkeit, Stabilität und Applizierbarkeit als auch in Bezug auf ihre biologische Aktivität charakterisiert werden. Diese Tests werden vorwiegend als Feldversuche durchgeführt.

Hochschule Geisenheim
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Projektanfang: 15.08.2018
Projektende: 14.10.2021
Förderer: Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft

Der bekreuzte Traubenwickler (Lobesia botrana), das wichtigste Schadinsekt im Weinbau, ist dank der Verwirrmethode in Deutschland momentan gut unter Kontrolle, was den Einsatz von Insektiziden im Weinberg massiv verringert hat. Ob die Methode allerdings auch unter zukünftigen klimatischen Bedingungen, wie erhöhter atmosphärischer Konzentrationen von Kohlendioxid (CO2), erfolgreich sein wird, ist bisher kaum untersucht. Traubenwickler-Männchen folgen im Weinberg einer Duftspur aus Sexuallockstoffen (Pheromonen), um Weibchen zu finden und sich zu paaren. Bei der Verwirrmethode werden künstliche hergestellte Pheromone großflächig im Weinberg ausgebracht und überdecken die echten Duftspuren. So finden die Männchen nur noch selten Weibchen und eine Paarung findet kaum statt. Da erhöhte CO2-Konzentrationen die Physiologie von Insekten beeinflussen können, erforschen wir, ob sich (1) die Zusammensetzung der von den Weibchen abgegebenen Pheromone sowie (2) die Wahrnehmung der Pheromone durch die Männchen und deren Verhalten unter erhöhten CO2-Konzentrationen verändern. Das Projekt “KlimaKom” ist ein Verbundvorhaben des Fachgebiets Angewandte Chemische Ökologie des Julius-Kühn Instituts in Dossenheim und des Instituts für Phytomedizin der HGU, gefördert durch das Bundesministerium für Landwirtschaft und Ernährung. Wir kombinieren Freiland- und Laborexperimente indem wir die Geisenheimer Free Air Carbon dioxide Enrichment (FACE)-Anlage im Weinberg sowie die Dossenheimer Windtunnel und Gaschromatografie-Elektroantennografie-Anlagen nutzen. Zusätzlich wird der Einfluss erhöhter atmosphärischer Ozonkonzentration untersucht.

Hochschule Geisenheim
© Hochschule Geisenheim

Projektanfang: 01.03.2018
Projektende: 28.02.2021
Förderer: Hessisches Ministerium für Wissenschaft und Kunst

Ziel dieses Projektes ist die Erfassung der Auswirkungen von abiotischen Stressoren (insbesondere erhöhte atmosphärische CO2-Konzentration) auf die Interaktionen zwischen Reben und zwei Traubenwicklerarten (Lobesia botrana und Eupoecilia ambiguella). Hierzu sind Untersuchungen unter kontrollierten Bedingungen in Gewächshauskammern bzw. in der Weinbergs-FACE-Anlage der HGU geplant. Entwicklungsparameter der Traubenwickler unter verschiedenen CO2-Konzentrationen werden ebenso erfasst, wie Veränderungen im Expressionsmuster relevanter Gene während der Entwicklung der Larven auf Reben im Freiland unter erhöhter und ambienter CO2-Konzentration. Hierzu werden Untersuchungen des Transkriptoms mittels RNAseq erfolgen.

Hochschule Geisenheim
© Dr. Moustafa Selim

Projektanfang: 10.07.2017
Projektende: 31.03.2019
Förderer: Landwirtschaftliche Rentenbank

Phytoplasmen (Candidatus Phytoplasma) sind zellwandlose pflanzenpathogene Bakterien, die das Phloem von mehr als 700 Pflanzenarten, darunter viele wirtschaftlich wichtige Kulturpflanzen, besiedeln können. Sie verursachen eine Vielzahl von Symptomen, die in Abhängigkeit vom Phytoplasma-Stamm, der Wirtspflanze und den Umweltfaktoren variieren und häufig eine Verfärbung der Blätter, eine vermehrte Anzahl von Trieben („Hexenbesen“) und einen gestauchten Wuchs umfassen. In Weinreben (Vitis vinifera) verursachen Phytoplasmen bspw. Die sogenannten Vergilbungskrankheiten, bei Apfel (Malus domestica) die Apfeltriebsucht und in Birnen (Pyrus spp.) den sogenannten Birnenverfall. Phytoplasmen werden durch phloemsaugende Insektenvektoren, über Veredelung oder durch die vegetative Vermehrung infizierter Pflanzen verbreitet. Bekämpfungsstrategien für Phytoplasmen beruhen derzeit nur auf der Verhinderung ihrer Ausbreitung, da keine wirksamen Pflanzenschutzmittel gegen Phytoplasmen zur Verfügung stehen. Darüber hinaus haben Phytoplasma-Erkrankungen lange Inkubationszeiten von bis zu mehreren Monaten, bevor Symptome beobachtet werden können. In diesem Projekt soll daher eine schnelle und zuverlässige molekulare Nachweismethode für Phytoplasmen entwickelt werden, die auf LAMP- bzw. TaqMan-Assays basiert und bei der Produktion und Kultur von vegetativ vermehrten Pflanzen wie Weinreben, Äpfeln oder Birnen verwendet werden kann.

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Projektanfang: 01.03.2015
Projektende: 28.02.2018
Förderer: Hessisches Ministerium für Wissenschaft und Kunst

Die Kirschessigfliege, Drosophila suzukii Matsumura, ist ein neuer invasiver Schädling in Mitteleuropa, der in Lage ist, eine Vielzahl von Kulturpflanzen zu befallen. Zu den Wirtspflanzen zählen rote Trauben sowie diverse Obstkulturen (Beerenobst, Süß- und Sauerkirschen). Im Gegensatz zu heimischen Drosophila-Arten kann die Kirschessigfliege durch ihren sägeförmigen Eiablageapparat ihre Eier auch in unverletzte Früchte ablegen, wodurch ein erheblicher wirtschaftlicher Schaden bis hin zu komplettem Ertragsausfall hervorgerufen werden kann. Ein möglicher Baustein in einem zukünftigen Maßnahmenpaket zur Kontrolle dieser Essigfliegenart wäre die Verfügbarkeit effektiver Lockstoffe zum Einsatz in Köderstationen bzw. für das Monitoring der Tiere oder für den gemeinsamen Einsatz mit einem Insektizid im Attract-and-Kill-Verfahren. Ziel des Forschungsvorhabens ist es daher, einen neuartigen Lockstoff bzw. effiziente Fallentypen für D. suzukii zu identifizieren, die zukünftig in Köderstationen bzw. im Attract-and-Kill-Verfahren zusammen mit dem natürlichen Wirkstoff Azadirachtin zur Kirschessigfliegen-Bekämpfung im Obst- und Weinbau Anwendung finden soll.

Hochschule Geisenheim
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Projektanfang: 01.06.2015
Projektende: 31.12.2017
Förderer: Hessisches Ministerium für Umwelt, Klimaschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz

Projektanfang: 01.01.2014
Projektende: 31.12.2016
Förderer: Hessisches Ministerium für Wissenschaft und Kunst

Projektanfang: 01.03.2012
Projektende: 31.12.2015
Förderer: Deutsche Bundesstiftung Umwelt

Entomopathogene Pilze stellen bei der Bekämpfung verschiedener Arthropoden eine gute Alternative zu chemischen Pflanzenschutzmitteln dar. Über die Fähigkeit dieser Pilze, sich endophytisch in Pflanzen zu etablieren, ist bislang nur wenig bekannt. Durch eine endophytische Etablierung können sie zum einen eine Infektionsquelle für Schädlinge darstellen oder zum anderen über Mechanismen der induzierten Resistenz Abwehrrektionen gegen Schaderreger in der Pflanze aktivieren. Ein verbessertes Wissen über diese Interaktionen unterstützt eine vermehrte und effizientere Nutzung entomopathogener Pilze. Im Rahmen des vorliegenden Projektes wurde ein Verfahren für die endophytische Etablierung des entomopathogenen Pilzes Beauveria bassiana in Reben Vitis vinifera entwickelt und das antagonistische Potential von B. bassiana gegenüber Schmierläusen (Planococccus ficus) und dem Gefurchten Dickmaulrüssler (Otiorhynchus sulcatus) an Topfreben bewertet. Dazu wurden zwei Stämme des Pilzes (ATCC 74040 und GHA) verwendet, welche in kommerziellen Präparaten formuliert sind. Zusätzlich wurde das protektive Potential des Stammes ATCC 74040 gegenüber dem Erreger des Falschen Rebenmehltaus Plasmopara viticola an Topfreben untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass sich B. bassiana endophytisch in Reben über einen Zeitraum von mindestens drei Wochen etablieren konnte und auch nach endophytischer Besiedelung weiterhin entomopathogene Wirkungsweise besitzt. Endophytischer B. bassiana hatte einen signifikanten Einfluss auf die Mortalität und das Wachstum von P. ficus in der ersten Woche nach der anfänglichen Festsetzungsphase. Adulte O. sulcatus wählten signifikant häufiger Kontrollpflanzen als Wirtspflanze statt Reben mit endophytisch etabliertem B. bassiana. Bei einer protektiven Behandlung von Reben mit B. bassiana 3 und 7 Tage vor einer Inokulation mit P. viticola konnte ein signifikanter Effekt auf die Befallsstärke mit Falschem Mehltau an Blättern von Topfreben beobachtet werden.

Hochschule Geisenheim
© Hochschule Geisenheim


Nach der EU Richtlinie 1107/2009 ist unser Institut eine amtlich anerkannte Einrichtung zur Prüfung der Wirksamkeit von Pflanzenschutzmitteln im Rahmen des Zulassungsverfahrens nach GEP (good experimental practice). Wir können langjährige Erfahrungen und Expertise in der Durchführung von Freilandstudien im Weinbau vorweisen, bei denen wir integrierte und biologische Verfahren und Präparate zur Kontrolle von Schaderregern an der Rebe testen. Häufig gehen diesen Freilandstudien Gewächshausuntersuchungen voraus, um Effizienz, Selektivität, den richtigen Applikationszeitpunkt, den wirksamen Konzentrationsbereich und ähnliche Aspekte (Regenfestigkeit etc.) exakt zu erfassen. Für solche Gewächshaustests an Topfreben steht uns eine Laborspritzeinrichtung (SprayLab) zur Verfügung.