Niederdruckplasma-Behandlung zur Förderung der Keimfähigkeit von Steinbrandsporen (Tilletia caries)

Der Pilz Tilletia caries ist vor allem im ökologischen Landbau ein bedeutendes samenbürtiges Getreidepathogen. Zu dessen Wirten gehören Weizen und Dinkel (Triticum spp.). Die Teliosporen des Pilzes haften an der Samenoberfläche und infizieren die Pflanze bereits während der Keimung. Charakteristisch für das anschließende Schadbild sind die sogenannten Brandbutten, die anstelle der gesunden Samen ausgebildet werden. Diese enthalten eine schwarzbraune Sporenmasse.

Bisherige Versuche im Fachgebiet mit dem Ziel, die sehr robusten Teliosporen auf infizierten Weizensamen mittels einer Niederdruckplasma-Behandlung zu zerstören, ohne die Keimfähigkeit des Weizens zu beeinträchtigen, waren bislang nicht erfolgreich. Offensichtlich ist die dicke Zellwand der Sporen zu robust.

Ziel dieser Bachelor/Master-Arbeit soll es sein, durch eine geeignete Vorbehandlung infizierter Samen, die Teliosporen angreifbarer zu machen oder zur Keimung zu bringen, um dann die empfindlicheren Sporen oder das austretende Pro-Myzel mittels der Plasmabehandlung zu zerstören. Da das Myzel deutlich weniger robust sein sollte als die intakte Spore, sollte vor allem bei der Strategie eine geringe Intensität der Plasmabehandlung ausreichen, so dass die Keimfähigkeit des Weizens auch erhalten bleibt. Verschiedenen Vorbehandlungen sollen geprüft werden, u. a. Einquellen in Wasser, Behandeln mit Wasserdampf, Bedampfen mit Wasserstoffperoxid (Smilanick et al. [1994]. Germinability of Tilletia spp. teliospores after hydrogen peroxide treatment). Auch bestimmte Plasma-Behandlungen zeigten deutlich förderliche Wirkungen auf die Sporenkeimung, sodass auch diese als Vorbehandlung eingesetzt werden könnten.

Bisherige Plasma-Behandlungen im Fachgebiet nutzten eine maximale Leistung des Plasmagenerators von 200 W. Nun sind Versuche mit einer modifizierten Anlage geplant, die bei verkürzter Behandlungsdauer zu einem verbesserten Bekämpfungserfolg führen sollen. Hierfür soll eine Versuchsserie durchgeführt werden. In weiteren Versuchen können auch verschiedene Prozessgase eingesetzt werden (Luft, Sauer-stoff, Argon o. ä.).

Die Arbeit untersteilt sich in zwei Teile: 1. Versuche mit reinen Sporen zur Identifizierung und Optimierung geeigneter Vorbehandlungen. Die Sporenkeimfähigkeit wird unter dem Mikroskop ausgezählt. 2. Künstlich infizierte Samen werden entsprechend vorbehandelt und dann in dem Plasmagerät behandelt. Nach der Behandlung wird die Keimfähigkeit des Weizens bestimmt sowie die Keimfähigkeit der von den Samen abgewaschenen Sporen. Mit den Ergebnissen soll eine klassische Dosis-Wirkungsbeziehung zwischen Leistung der Plasma-Behandlung und Keimfähigkeit von Weizen und Sporen in Abhängigkeit der Vorbehandlung beschrieben werden.