Untersuchungen zur Resistenz von Kartoffeln gegenüber Helminthosporium solani, dem Erreger des Silberschorfs, sowie dessen Übertragung von Mutter- auf Tochterknollen | Analysis of resistance and resistance factors of potatoes against Helminthosporium solani, the causal agent of silver scurf.

Die Kartoffel zählt neben Getreide zu den zwei wichtigsten Grundnahrungsmittel in Europa. Die Bedeutung der Kartoffelkrankheit Silberschorf, hervorgerufen durch Helminthosporium solani (Dur. et Mont.), hat in den letzten 10 Jahren stark zugenommen. In Extremfällen kann es durch die Krankheit zu Verlusten von bis zu 80% der geernteten Ware wegen Qualitätsverlust kommen. Die Bekämpfung des Erregers stellt sich als äußerst schwierig dar. Weder pflanzenbauliche Maßnahmen noch der Einsatz von Fungiziden ist aufgrund von Resistenzen des Pilzes gegen die verfügbaren Wirkstoffe erfolgreich. Der vielversprechendste Weg zur Bekämpfung des Silberschorfs ist die Züchtung resistenter Kartoffelsorten. Erstes Ziel der Doktorarbeit war es, die Anfälligkeit verschiedener Kartoffelsorten auf H. solani zu ermitteln. Dabei sollte der Einfluss äußerer Faktoren wie Klima, Witterung oder Boden berücksichtigt werden. In dieser Arbeit wurde ein Standartsortiment von 12 Kartoffelsorten mit definierter Anfälligkeit erstellt. Es konnten keine resistenten Sorten gefunden werden. Alle Kartoffeln zeigten eine sortenabhängige Anfälligkeit gegen Silberschorf. Die Anfälligkeit variierte von stark anfälligen bis wenig anfälligen Sorten. Dabei hatten äußere Faktoren kaum einen Einfluss. Die Unterschiede in der Anfälligkeit blieben sortenspezifisch an den verschiedenen Standorten, zwischen den verschiedenen Jahren, im Gewächshaus sowie im Lager bestehen.Zweites Ziel der Arbeit war die Untersuchung der Ursachen der unterschiedlichen Anfälligkeit der Sorten (Resistenzfaktoren). Der in der Literatur beschriebene Zusammenhang zwischen Anfälligkeit und Schalendicke konnte nicht bestätigt werden. Auch die Schalenbeschaffenheit scheint keinen Einfluss zu haben. Ein weiterer untersuchter Parameter ist der Einfluss phenolischer Substanzen in der Kartoffelschale. Verschiedene Methoden zur Extraktion von Phytoalexinen sowie Ligninen und dessen Vorstufen aus Kartoffelschalen wurden getestet für eine quantitative photometrische Messung und qualitative HPLC-Analysen. Ein Einfluss phenolischer Komponenten auf die Anfälligkeit konnte nicht festgestellt werden. In wieweit dies auf die für Kartoffelschalen möglicherweise ungeeigneten Extraktionsmethoden zurückzuführen ist, ist unklar. Weiterhin wurde gezeigt, dass verschiedene Böden eine suppressive Wirkung auf die Keimung der H. solani Konidien haben. Es wurde ermittelt, dass bestimmte Kartoffelsorten diese Keimsuppression durch einen noch unbekannten Mechanismus teilweise wieder aufheben können. Die Keiminduktion stand in direkter, signifikanter Beziehung zu den Anfälligkeiten der Sorten. Zur Erforschung der Ursachen wurden Zuckeranalysen durchgeführt. Es konnte keine Beziehung zwischen Zuckergehalt und Keimförderung gefunden werden.Drittes Ziel der Arbeit war die Erforschung des Übertragungswegs des Pilzes von Mutter- auf Tochterknollen im Boden. Es wurde gezeigt, dass der passive Transport der Konidien im Boden mittels Wasser nur eine untergeordnete Rolle zu spielen scheint. Eine direkte Übertragung des Pilzes durch aktives Mitwachsen in den Stolonen wurde mittels PCR-Analysen nachgewiesen. In Stolonenproben befallener Knollen verschiedener Sorten konnte H. solani gefunden werden. Die direkte Übertragung über Stolonen scheint somit nicht nur möglich zu sein, sondern auch eine wichtige Rolle zu spielen. Eine systemische Ausbreitung des Pilzes wurde durch negative Ergebnisse in PCR-Untersuchungen der Leitbündel befallener Knollen ausgeschlossen.

The potato is, together with cereals, one of the two most important stable food in human nutrition because of its precious ingredients. Silver scurf, caused by Helminthosporium solani (Dur. & Mont.) represents an increasing problem in potato cultivation. In extreme cases, the yield loss because of quality loss can be more then 80 %. The control of the disease is exceedingly difficult. Neither plant cultivating arrangements nor adequate fungicide because of resistances of the fungus are available. The most promising solution is the breeding of resistant potato cultivars. The first aim of this project was to work out the susceptibilities of different potato cultivars against silver scurf. The influence of outer factors like weather or soil conditions should be considered. In this work a standard assortment of potato with a defined susceptibility could be established. No resistant genotype was found. The susceptibility varied from very susceptible to slightly susceptible cultivars. Outer factor hardly showed any effect and could be excluded to the greatest possible extent. The differences in susceptibility of the cultivars were analogue in different location, during several years, in greenhouse and during storage.The second aim was the detection of the causes of the differences in susceptibility (resistance factors). A relation between peel thickness and susceptibility could not be approved. As well the peel consistency seems to have no influence. Another investigated parameter was the amount of phenolic compounds within the potato peel. Several methods for extraction of phytoalexines and Lignin with its pre-stages in potato peel where proved for a quantitative photometric measurement and qualitative test via HPLC analyses. A influence of phenolic compounds on the susceptibility of the cultivars could no be examined. It is unclear how far these results are dependent on the unsuitable extraction methods for potato peels. It was also found, that different soils had a suppressive impact on the germination of the H. solani conidias. Furthermore it was discovered, that several potato cultivars can somehow increase the amount of germinated conidias again. This germination induction was closely related to the susceptibility of the cultivars. To investigate the causes, sugar analyses were carried out. There was no relation between sugar amount and germination induction. The third aim was the investigation of the devolution of the fungus from mother to daughter tubers in soil. It was shown that the transportation through soil just plays a secondary role in conidia devolution. A direct devolution through stolones was examined via PCR trials. In stolone samples H. solani was detected. This leads to the conclusion that direct devolution is not only possible but also plays an important role. A systemical devolution was excluded with negative results of PCR trials of the vascular bundle of infected tubers.