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Funktionalitätstestung

Das Institute of Bioanalytical Sciences (IBAS) der Hochschule Anhalt verfügt über etablierte analytische, biologisch-funktionelle sowie molekularbiologische Methoden, um das antifungale Potential von pflanzlichen oder sonstigen Extrakten anhand der Ableitung von Struktur-Wirkungs-Beziehungen evaluieren zu können. Dabei ist der Arbeitsablauf in verschiedene Screening-Stufen eingeteilt, beginnend mit basalen Techniken des Primärscreening. Hierzu gehören in vitro Agardiffusions- sowie in vivo Blattsegmenttests, welche eine erste Einschätzung rein inhibierender Effekte auf das pilzliche Mycelwachstum ermöglichen. Indem Extraktlösungen in geeignete Nährmedien eingearbeitet (Mycelwachstumstest) oder die Lösung direkt auf Blattmaterial appliziert werden, können so hemibiotrophe und nekrotrophe sowie biotrophe pilzliche Phytopathogene untersucht werden. Dual-Kultur-assays, die über die Messung von Hemmhöfen antagonistische Aktivitäten aufzeigen, sind neben anderen Varianten des Agardiffusionstests, wie dem Filterpapierscheiben- oder Lochtest ebenso fester Bestandteil des Monitorings. Bei Detektion vielversprechender Wirkungen der Extrakte folgt das darauf aufbauende Sekundärscreening, für welches verschiedene in vivo Methodiken zur Verfügung stehen (greenhouse assays). Dazu zählen mikroskopische Zellstudien (histologische/histochemische Untersuchungen von Pilz-Pflanze-Interaktionstypen) vorrangig im Modellsystem Gerste  – Echter Gerstenmehltau, die photometrische Bestimmung der Aktivität enzymatischer und nicht enzymatischer Antioxidantien sowie im Modellsystem mit Echtem Mehltau an Arabidopsis thaliana entsprechende Mutanten-Screening-Versuche. Auch andere Modellsysteme wie Rost an Weizen, Phytophthora an der Tomate oder Sclerotinia an Raps sind nutzbar. Ergänzt durch Expressionsanalysen mittels real-time PCR wie auch auf Grundlage der Wirkstoffanalytik mittels HPLC-Massenspektrometrie können so die Struktur-Wirkungs-Beziehungen abgeleitet und zudem induzierte Abwehrmechanismen aufgezeigt werden. Auf den Versuchsfeldern der Hochschule Anhalt ist es letztlich möglich, die Wirksamkeit ausgewählter, ggf. formulierter Extrakte im Rahmen von Kleinparzellenversuchen in Sommergerste und Winterweizen auch unter Freilandbedingungen zu testen (Tertiärscreening).

 

Die Forschungsaktivitäten sind dabei schwerpunktmäßig auf die Bereiche Pflanzenkrankheiten, symbiotische Mikroorganismen und biologischer Pflanzenschutz ausgerichtet und unter den folgenden Punkten zusammengefasst:

 

  1. Fokussierung auf umwelt- und ressourcenschonende Verfahren im biologischen Pflanzenschutz an Kulturpflanzen, insbesondere in Getreide und Reben. Hierbei wird die Nutzung pflanzlicher Extrakte, vorzugsweise aus Rhabarberwurzeln angestrebt. Die Untersuchungen zu diesem Thema umfassen Labor- und Freilanduntersuchungen sowie molekularbiologische Untersuchungen zum Wirkungsmechanismus unterschiedlicher pflanzlicher Extrakte mit einem Focus auf eine Resistenzinduktion in Kulturpflanzen gegenüber Schaderregern.
  2. Charakterisierung endophytischer Mikroorganismen (Bakterien, Pilze), die von Pflanzenwurzeln an Extremstandorten isoliert werden, im Hinblick auf Förderung des Pflanzenwachstums und erhöhter Krankheitsresistenz gegenüber Pflanzenkrankheiten. Bestimmte Eigenschaften dieser endophytischen Mikroorganismen wie zum Beispiel die Fähigkeit, schwerlösliche Phosphate für Pflanzen verfügbar zu machen oder erhöhte Toleranz gegenüber widrigen Umweltbedingungen (z. B. Salzstress, Schwermetalltoleranz) sind von besonderem Interesse. Ein Schwerpunkt dieses Projektes ist zudem die Evaluierung dieser endophytischen Mikroorganismen im Hinblick auf antimikrobielle Aktivitäten gegenüber phytopathogenen Pilzen und Bakterien in einem vom IBAS entwickelten Monitoring-System sowie die Herstellung von Extrakten aus Endophyten mit dem Ziel, sekundäre Metaboliten zu isolieren und ihre biologische Wirkung mit Hilfe der Fluoreszenzmikroskopie sowie biochemischer/molekularbiologischer Methoden zu charakterisieren.
  3. Evaluierung autochthoner arbuskulärer Mykorrhizapopulationen an ausgewählten Standorten (Dauerversuche auf dem Versuchsfeld der Hochschule in Bernburg, Schwermetallrasengesellschaften).
  4. Untersuchungen pflanzlicher Extrakte aus ausgewählten Medizinalpflanzen/Heilpflanzen aus Westafrika zur Charakterisierung pharmakologischer Eigenschaften in einem Verbundprojekt mit dem Julius-Kühn-Institut Braunschweig und der Universität Benin (Westafrika).

 

 


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