Unter Pythomedizin versteht man:

• Schäden durch andere Lebewesen
o Insekten, Milben, Bakterien, Schadpilze, Viren, Konkurrenz durch Wildpflanzen
• Schäden durch ungünstige Umweltbedingungen
o UV Licht, Ozon, Kälte, Hitze, Trockenheit, Versalzung, Schwermetalle
Aufgaben von Phytopathologie und Phytomedizin: Pflanzenkrankheiten und deren Heilung
• Diagnose von Pflanzenkrankheiten
• Aufklärung von Krankheitsmechanismen
• Therapie, Pflanzenschutz
• Verbesserung von Nutzpflanzen (Toleranz, Resistenz)
Produktion von Pflanzen mit hoher Quantität und Qualität
Kartoffelfäule verursachte große Hungersnot
Aufgaben von Phytomediziner
• Diagnose: Bestimmung von Krankheitserregern
• Aufklärung von Krankheitsmechanismen
• Therapie: Protektiver und kurativer Pflanzenschutz
• Verbesserung von Nutzpflanzen
Moderne Pflanzenschutzmittel
• Müssen sicher sein
• Pilzliche Mykotoxine verunreinigen Getreideprodukte
• Gute Fungizide sind hochwirksam und ungiftig
• Schadpilze werden resistent gegen Fungizide
• Resistent gegen Herbizide nehmen zu
Zucht von Pflanzen mit guten Eigenschaften
• Natürliche Variation in Wildpflanzen
• Aussaat von Samen der besten Pflanzen
• Selektion über mehrere Generationen
• Mit der Zeit verbessert sich die Nutzpflanze
• Auf ähnliche Weise wurden auch Krankheitsresistente Sorten gezüchtet
Phänotypisierung ermöglicht effiziente Züchtung nach äußerem Erscheinungsbild
Eigenschaften von Pflanzen liegen in den Genen
• Präzisionszucht wenn Gen bekannt ist
o Identifizierung des Gens durch genetische Kartierung
o Marker-basierte Züchtung statt Symptombasierte Züchtung
HighTech-Züchtungsstrategien
• Mutationszüchtung
• Präzisionszüchtung
o Basiert darauf, dass man das Gen kennt, die für eine bestimmte gewollte Eigenschaft verantwortlich sind (Marker-basierte Züchtung)
• Züchtung mittels Gentechnik
Verbesserung von Nutzpflanzen durch Gentechnik
• Gentransfer
• Genom Editierung
Transfer von nützlichen Genen in Pflanzen
• Physikalische Methode: ballistisch mit der Genkanone
• Biologische Methode: Viren
Grüne Revolution I
• Optimierte Nutzpflanzen erobern die Welt
Grüne Revolution II
• Produktivität stieg stark an, Quantität wichtig
Wichtige Aspekte:
• Umweltschutz, Verringerung des Dünger- und Pestizideinsatzes, Schutz der Böden und des Wassers
• Sozialverträglichkeit, faire Preise
• Erhalt kultureller Identität
• Gesundheit
• Anpassung an Auswirkungen des Klimawandels
• Konkurrenz zwischen Nahrungs-, Futter- und Energiepflanzen

Viren

Viren sind infektiöse Agenzien von kleiner Dimension
• Enthalten (meist) nur Protein und Nukleinsäure
• Enthalten entweder RNA oder DANN
• Nukleinsäure ist geschützt durch Protein
• Ein Virus-Partikel heißt Virion
• Passieren bakteriendichte Filter

Viren als Krankheitserreger
• Krankheiten heißen Virosen
• Ca. 1200 Pflanzenvirosen bekannt
• Vermehrung abhängig von Wirtszelle

Viren sind keine Lebewesen, sie sind zu ihrer Replikation zwangsläufig auf Lebewesen oder lebende Zellen angewiesen

Virosen
• Lokale Infektion oder systemische Infektionen
Symptome:
• Mosaik
• Vergilbung
• Adernaufhellung
• Adernbänderung
• Ringflecken
• Missbildungen
Ein Virus kann auf verschiedenen Wirten unterschiedliche Symptome hervorrufen

TMV Virus-Symptome (Tabakmosaik Virus)
• Anfällig Virus verbreitet sich in der Pflanze „systemisch“
• Resistent  Läsionen (Flecken) sind Zeichen einer Eingrenzung des Virus
• N Gen-vermittelte Resistenz ist Temperatur-abhängig
TMV Viruspartikel (Virion) Verbreitung:
• Wunden/ Pfropfung
• Vektoren: Insekten, Milben, Nematoden, Pilze, parasitische Pflanzen
• Vegetative oder generative Vermehrung des Pflanzenmaterials, Samen und Pollen
Zell-zu-Zell Ausbreitung am Beispiel von TMV

1. Movement protein (MP) bindet virale RNA
2. Wirtsproteine am Aufbau des MP-RNA Komplexes beteiligt
3. MP-Komplex wandert durch Plasmodesmata (Verbindung zwischen Pflanzenzellen)
4. In neuer Zelle wird virale RNA freigesetzt
5. Virus RNA wird durch Wirtsribosomen translatiert, Replikation beginnt
   „Long distance movement“: Das Virus verbreitet sich „systemisch“ in der ganzen Pflanze

Persistenz (Überdauerung) im Vektor
• Nicht-persistente Viren
o Stylet-borne viruses (am Stylet des Insekts haftend
o Shnelle Virusaufnahme (sec bis min) und Übertragung
o Übertragbarkeit nimmt schnell ab, <4 h (d.h. Virus wird inaktiv) o Keine Zirkulation in der Hämolymphe des Insektes o Oft leicht mechanisch übertragbar • Semi-persistente Viren o Längere Aufnahmezeit nötig (min/h/d) o Ebenso lange dauert Übertragung o Im Vektor semi-persistent (1-4 Tage infektiös) o Keine Zirkulation, Vektor nach Häutung nicht mehr infektiös • Persistente Viren o >100 h im Insekt aktiv
• Propagative Viren
o Zirkulation und Vermehrung im Vektor, Übertragbarkeit über Nachkommen des Vektors

Struktur viraler Genome
• RNA Viren
o Einsträngige RNA
o Doppelsträngige RNA
• DNA Viren
o Einsträngige DNA
o Doppelsträngige DNA
o Doppelsträngige DNA mit kovalent gekoppeltem terminalen Protein
o Einsträngige zirkuläre DNA
o Doppelsträngige zirkuläre DNA
o Doppelsträngige DNA mit kovalent verbundenen Enden

Genom-Organisation (Nukleinsäure)
• Einsträngige RNA (meist Pflanzenviren)
• Doppelsträngige RNA (Wundtumorviren)
• Einzelsträngige DNA (Geminivirus)
• Doppelsträngige DNA (Califlower Mosaic Virus)

RNA Viren
• + Strang RNA Viren
RNA dient bei Translation als mRNA, z.B. TMV
• - Strang RNA Virus
RNA muss erst in mRNA umgeschrieben werden, RNA-abhängige RNA-Polymerase muss bei der Infektion schon im Virus vorhanden sein, da sonst keine mRNA gebildet werden kann, z.B. Tospo-Viren (TSWV)

Klassifizierung von Viren
• Einzelsträngige ssDNA
o Zirkuläre Gemniviren
• dsDNA – Viren
o Pararetroviren, Caulimoviren
• Einzelsträngige (+) ssRNA (meisten Pflanzenviren)
• (-) ss Strang-RNA-Viren
o Meisten Pflanzenviren
o Rhabdoviridae Ambivalente
• Ds-Strang-RNA-Viren
o Reoviridae

Einzelsträngige ssDNA
• Maize streak virus (Mastrevirus)
o Vektoren: Zikaden, Mottenschildlaus
o Streifige Aufhellungen an Blattadern
• Bean Golden Mosaic Virus (Begomovirus)
o Vektor: Weiße Fliege
o Mosaiksymptome
dsDNA-Viren
• Cauliflower Mosaic Virus
o Symptome: streifige Aufhellung an Blattadern
o Vektor: Blattläuse, mechanisch
Einzelsträngige (+) ssRNA
• Barley Yellow Dwarf Virus (BYDV) „Gelbverzwergungsvirus“
o Vektor: Blattlaus
• Tomato Mosaic Virus
o Mechanische Übertragung
o Symptome: Helle und dunkle Flecken, Missbildungen und Nekrosen an Blättern, Sproßachse und Früchten
• Rhizomania
o Symptome: Blattaufhellungen, KLeinwüchsigkeit, Welkeerscheinungen, starke Bildung von Seitenwurzeln, Rübengröße reduziert
o Übertragung durch den Pilz Polymyxa betae
• Plum pox virus (PPV), Scharkrankheit
o Symptome: olivgrüne Ringe auf Blättern, gummiartiges Fruchtfleisch, vorzeitiger Abfall der Früchte
o Vektor: Blattläuse, Zikaden, mechanisch, Pfropfung
• Cucumber Mosaic Virus (CMV), Gurkenmosaikvirus
o Symptome: Hell-dunkelgrüne Scheckung der Blätter, Früchte mit warzenartigen Auswölbungen und gelb-grüner Scheckung
o Vektor: Blattläuse, Saatgut, mechanisch (Schnittwerkzeug)
(-) Strang-RNA-Viren
• Potato Yellow Dwarf Virus (PYDV)
o Symptome: verkrüppeltes Wachstum, Verzwergung, Vergilbung, Fehlbildung der Knolle
o Vektor: Zikade
• Tomato spotted wilt virus (TSWV), Tomaten-Bronzeflecken-Virus
o Symptome: Aufhellungen der Adern, konzentrische Ringe, Verfärbungen, Deformation von Früchten
o Sehr häufig massive Ernteausfälle
Ds-Strang-RNA-Viren
• Rice Ragged Stunt Virus
o Symptome: Unterentwicklung, Blattfläche verdrillt
o Vektor: Zikaden

Virusnachweis
• Elektonenmikroskop
• Serologische Methoden
• Molekulare Nukleinsäuresonden (PCR Verfahren)
Virus-Kontrolle
• Chemischer Pflanzenschutz
• Resistenzzüchtung
• Pflanzenbauliche Maßnahmen
• Gentechnik
• Biologischer Pflanzenschutz
Das Viroid PSTV
• Viroide sind infektiöse Einheiten, die eine Reihe von Pflanzenkrankheiten hervorrufen
• Es sind zirkuläre ssRNA Moleküle
• Die Nukleotidsequenz des PSTV besteht aus 359 Ribonukleotiden
• Es verursacht die Krankheit Spindelknollensucht