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Implementierung der Real-Time PCR für die Diagnose samenbürtiger Sojapathogene

Beschreibung

Bei der proteinreichen vegetarischen Ernährung spielen in den letzten Jahren auch in Europa immer mehr Soja und Sojaprodukte eine wichtige Rolle. Dadurch ist auch der Bedarf für in Europa (gentechnikfrei und möglichst biologisch) angebaute Sojabohnen gestiegen.
Gefährdet wird der Sojaanbau in Europa und auch in Deutschland vor allem durch bodenbürtige und samenbürtige Pilze. Hier wiederum besonders wichtig sind Pilze der Gattung Diaporthe. Zur Vermeidung von Schäden ist die Diagnose besonders wichtig, wozu dieses Projekt einen Beitrag leisten soll.
Im Projekt werden mit Hilfe der Real-Time-PCR (qPCR) Pilze in symptomatischen oder nicht sypmtomatischen Sojabohnen nachgewiesen und die Stärke des Befalls quantifiziert.
Da für die qPCR DNA benötigt wird, muss zunächst DNA aus den Sojabohnen freigesetzt werden. Dafür haben wir bereits verschiedene Methoden zur DNA-Präparation mit Variationen im Aufschluss und auch in der Reinigung getestet. Getestet wurde auch ein Verfahren, bei dem die Sojasamen einfach in Wasser eingeweicht werden (Seed-Soaking) und dann die qPCR mit dem gewonnenen Waschwasser durchgeführt wird.

In unseren Versuchen erwies sich der Nachweis mit aus Samen präparierter DNA als zuverlässig und auch geeignet für eine Quantifizierung der Pathogene. Unsere Ergebnisse aus dem Seed-Soaking weisen darauf hin, dass beim Einweichen der Samen keine DNA freigesetzt wird, sondern Pilzmaterial (Sporen, Hyphen) abgewaschen wird. Somit wird bei dieser Variante keine DNA in die PCR eingesetzt sondern Pilzmaterial. Dies funktioniert auch - weil hier aber Partikel verbracht werden, spielt beim Seed-Soaking der Zufall eine Rolle; diesen Nachteil gleicht das Verfahren durch den wesentlich geringeren Arbeitsaufwand wieder aus.

Im Projekt wollen wir beide Vorgehensweisen auf verschiedene Saatgutproben anwenden. Dabei geht es vor allem darum mehr Daten zu erhalten, um bisherige Ergebnisse zu bestätigen und die gemessenen Befallsstärken kategorisieren zu können. Eventuell verschiebt sich der Projektschwerpunkt noch dadurch, dass wir Wünsche der Saatguthersteller berücksichtigen werden.

Projektzeitraum

Wintersemester 2020/2021

Bewerbungszeitraum

05. bis 15.10.2020

Durchführung

semesterbegleitend

Details zu Projektzeitraum und Durchführung

Abweichende Terminvorstellungen können vereinbart werden.

Studienfach

Agrarbiologie
Agrarwissenschaften
Biologie
Lebensmittelwissenschaft und Biotechnologie
Nachwachsende Rohstoffe und Bioenergie

Betreuende

Dr. Tobias Link

Institut

Institut für Phytomedizin (360) (Phytopathologie)

Sprache

deutsch/englisch

Teilnehmendenanzahl

min. 1, max. 3

Arbeitsaufwand

ca. 120 Stunden pro Teilnehmende:r | 4 ECTS-Punkte

Arbeitsaufwand (Stunden und ggf. ECTS) sind ungefähre Angaben. Die tatsächlich vergebenen ECTS-Punkte ergeben sich aus der tatsächlich geleisteten Arbeit.

 

Für dieses Projekt ist kein Motivationsschreiben des Studierenden erforderlich

Projektart

experimentell

Lernziele

Die Teilnehmende lernen in diesem Projekt:

Im Projekt erlernt werden Methoden zur Isolierung von DNA aus Sojabohnen. Außerdem wird die Real-Time-PCR oder qPCR sowohl als Methode der Diagnose als auch für die Quantifizierung von pilzlicher und pflanzlicher DNA vorgestellt, durchgeführt und geübt. Aus den Ergebnissen wird berechnet, wie viel Pilzmaterial (absolut oder bezogen auf die pflanzliche Biomasse) vorhanden ist. Dadurch sollten sich vertiefte Kenntnisse dieser Methode ergeben.

Außerdem werden Grundlagen der Kultivierung von Pilzen vermittelt und ein Einblick in die Morphologie der Pathogene und ihre phylogenetische Verwandschaft gegeben.
Die Bedeutung von Soja und seiner verschiedenen Pathogene wird besprochen.
Da die Methodik sich wiederholt, können die Studierenden größere Teile der Experimente selbstständig durchführen.

Anmerkungen für Studierende

Das Projekt richtet sich an Studierende mit Interesse an der Phytopathologie und am molekularbiologischen und mikrobiologischen Arbeiten.

Schlagworte

Soja, samenbürtige Pilze, Diaporthe, Real-Time PCR