Dietrich Stephan

Production and processing of Metarhizium anisopliae var. acridum submerged conidia for locust and grasshopper control

Currently, mycopesticide development for locust and grasshopper control depends on aerial conidia or submerged spores of entomopathogenic fungi. In our study, the production of submerged conidia of Metarhizium anisopliae var. acridum (IMI 330189) was investigated in a liquid medium containing 3% biomalt and 1% yeast extract (BH-medium). The effects of freeze and spray drying techniques on the quality of submerged conidia were determined. The influence of different additives on the viability of fresh submerged conidia and their suitability for oil flowable concentrate formulation development was assessed. In a BH medium maintained at 180 rev min(-1), at 30 degrees C for 72 h, IMI 330189 produced a green pigmented biomass of submerged conidia whereas in Adámek medium it produced a yellowish biomass of submerged spores. The spore concentration was high in both media; however, the size of the spores produced in the BH medium was significantly lower than those produced in Adámek medium (P < 0.001). Submerged conidia can be effectively dried using either freeze or spray drying techniques. The viability and speed of germination were significantly affected by the drying and pulverizing process (P < 0.001). The initial viability was significantly higher for spray-dried submerged conidia than for freeze-dried spores. Pulverizing of freeze-dried submerged conidia reduced the speed of germination and the viability by 63-95%. Dried submerged conidia can be stored over 45 wk at low temperatures (< 10 degrees) without suffering a significant loss in viability. Furthermore, we have identified carriers that are suitable for oil flowable concentrate formulation development.

Evaluation of non-chemical seed treatment methods for the control of Phoma valerianellae on lamb’s lettuce seeds

The aim of the present study was to identify seed treatment methods for eradicating Phoma valerianellae from lamb`s lettuce seeds in organic vegetable production. Using seeds naturally infested with the pathogen, the effect of three physical methods (hot water, aerated steam, electron treatment) and different agents of natural origin (micro-organisms, plant derived products, resistance inducers) was tested on moist filter paper, in seed trays under controlled conditions and in the field. In an initial screening, none of the tested putative resistance inducers prevented infection by P. valerianellae, while two out of seven formulated micro-organism preparations and six out of 16 experimental microbial strains were effective.When selected agents and the three physical seed treatment methods were compared in blotter and seed tray tests, the physical methods were generally the most effective treatments, while the micro-organism treatments were clearly less efficacious. However, in field experiments with the same seed lots and the same treatments, a statistically significant increase in plant stand was not obtained with any of the treatments. Combinations of the three physical treatment methods with selected non-chemical agents did not perform better than the physical treatments alone. The most effective alternative seed treatments identified in the present study, aerated steam, hot water, electron treatment and thyme oil (0.1%), can be recommended for eradication of P. valerianellae from lamb`s lettuce seeds in organic farming. Because their efficacy was generally as high as that of the chemical fungicide Aatiram (active ingredient thiram), they are also potentially suited for use in conventional vegetable production.ZusammenfassungZiel der vorliegenden Untersuchung war es, für den ökologi-schen Landbau geeignete Saatgutbehandlungsverfahren zur Bekämpfung von Phoma valerianellae an Feldsalat zu finden. Dazu wurde die Wirksamkeit von drei physikalischen Verfah-ren (Heißwasserbehandlung, Heißluftbehandlung, Elektronenbehandlung) und verschiedenen Agenzien natürlicher Herkunft (Mikroorganismen, pflanzliche Präparate, Resi-stenzinduktoren) mit natürlich infiziertem Saatgut auf Filter-papier, unter kontrollierten Bedingungen in Saatschalen-testen sowie in Feldversuchen untersucht. In der ersten Über-prüfung konnte keines der Mittel, bei denen eine Resistenz-induktion als Wirkmechanismus angenommen wurde, die Infektion mit P. valerianellae verhindern, während zwei von sieben formulierten Mikroorganismenpräparaten und sechs der 16 überprüften experimentellen Mikroorganismen Wirk-samkeit zeigten. Bei einem Vergleich ausgewählter nicht-che-mischer Mittel und der drei physikalischen Verfahren in Filter-papier- und Saatschalentesten waren die physikalischen Ver-fahren am effektivsten und die Mikroorganismen am wenigsten wirksam. Allerdings konnte in Feldversuchen mit dem glei-chen Saatgut und den gleichen Behandlungen mit keinem der Verfahren ein signifikanter Anstieg der Pflanzenzahl erreicht werden. Kombinierte Behandlungen aus physikalischen Ver-fahren und ausgewählten nicht-chemischen Mitteln erbrach-ten keine besseren Ergebnisse als die alleinige Anwendung der physikalischen Verfahren. Die wirksamsten in der vorlie-genden Untersuchung gefundenen Varianten (Heißluftbe-handlung, Heißwasserbehandlung, Elektronenbehandlung, Thymianöl [0.1%]) können für die Sanierung von Feld-salatsaatgut im Ökoanbau bei Befall mit P. valerianellae empfohlen werden. Da ihre Wirksamkeit in der Regel ähnlich hoch war wie die des chemischen Saatbeizmittels Aatiram (Aktivsubstanz: Thiram) erscheinen sie auch für den konven-tionellen Gemüseanbau potentiell geeignet.

Evaluation of non-chemical seed treatment methods for control of Alternaria brassicicola on cabbage seeds.

Due to the lack of foliar fungicide use, the organic production of Brassica seeds free of Alternaria spp. is difficult. Therefore, effective seed treatments certified for use in organic farming are needed to eradicate or at least effectively reduce the seed-borne inoculum. We here report results of greenhouse and field experiments in which non-chemical seed treatments were tested for control of A. brassicicola on cabbage seeds naturally infested with the pathogen. In greenhouse experiments, significant improvements were obtained by seed treatment with some commercialised and experimental microbial biocontrol agents, an emulsion of thyme oil in water (0.1%) and by the tested physical seed treatments methods (i.e. hot water, aerated steam and electron seed treatment). Resistance inducers tended to increase the percentage of healthy plants, but the effects were statistically not significant. Generally the combination of physical treatments with the effective agents did not result in improved performance. Positive effects on crop establishment and yield by the same treatments were also observed in field tests. Overall the results indicate that several options for non-chemical control of A. brassicicola on Brassica seeds exist that are comparable in efficacy to the chemical standard Aatiram (active ingredient thiram) used in this study.

Biodiversität entomopathogener Pilze im Apfelanbau

Recent studies on endophytic Kosakonia radicincitans DSM 16656T demonstrated a wide plant growth-promoting activity. The application of this Gram-negative bacterium as a biofertilizer is limited due to the lack of adequate formulation that protects the cells during drying and storage and supports plant colonization. Here we set out to elucidate the compatible solutes accumulation influence of K. radicincitans triggered by osmotic stress on its capacity as an endophyte in radish plants. We found that physiological modifications by osmotic stress treatments and accumulation of compatible solutes during cultivation, improve the capability of K. radicincitans formulated in dry beads to colonize and to promote radish growth. Thus, pre-conditioning of cells with NaCl 4% and by adding compatible solutes such as hydroxyectoine during cultivation induced a positive effect on relative gene expression response, enhancing significantly the ability to colonize plant tissue up to 10 fold. Additionally, when this osmolyte was added, either dry matter of tuber or leaves increased by 3 % and 13.59 %, respectively in comparison to beads without the bacterium. These first results indicate that a systematic approach to cultivation and formulation may increase the endophytic capacity of this bacterium.

Bekämpfung von Drahtwürmern: Entwicklung eines Bodengranulatesbasierend auf der Pilzgattung Metarhizium

Recent studies on endophytic Kosakonia radicincitans DSM 16656T demonstrated a wide plant growth-promoting activity. The application of this Gram-negative bacterium as a biofertilizer is limited due to the lack of adequate formulation that protects the cells during drying and storage and supports plant colonization. Here we set out to elucidate the compatible solutes accumulation influence of K. radicincitans triggered by osmotic stress on its capacity as an endophyte in radish plants. We found that physiological modifications by osmotic stress treatments and accumulation of compatible solutes during cultivation, improve the capability of K. radicincitans formulated in dry beads to colonize and to promote radish growth. Thus, pre-conditioning of cells with NaCl 4% and by adding compatible solutes such as hydroxyectoine during cultivation induced a positive effect on relative gene expression response, enhancing significantly the ability to colonize plant tissue up to 10 fold. Additionally, when this osmolyte was added, either dry matter of tuber or leaves increased by 3 % and 13.59 %, respectively in comparison to beads without the bacterium. These first results indicate that a systematic approach to cultivation and formulation may increase the endophytic capacity of this bacterium.

Biologische Aktivität des entomopathogenen Pilzes Isaria fumosorosea gegen Gewächshausschädlinge

Die Daten der Vergleichsbetriebe stellen den Status quo im Pflanzenschutz in Deutschland dar. Der Behandlungsindex in Mohre und Frischkohl betrug im Durchschnitt der Jahre (2007-2014) bei 6,2 bzw. 9,2. Mohren wurden vorrangig mit Herbiziden und Frischkohl mit Insektiziden behandelt. Unter dem Aspekt des Pflanzenschutzes und zur Reduktion der Behandlungsintensitat mit Insektiziden kann Abbildung 1: Behandlungsindex der Herbizide (Herbizid-BI) in Abhangigkeit der Vorfrucht in den Vergleichsbetrieben fur Mohre, 2007-2014, in Deutschland, ungleiche Buchstaben symbolisieren signifikante Unterschiede (p<0,05), nBlattfrucht=58, nGemuse=28, nHalmfruchte=115 208 72. ALVA-Tagung, Seminarhotel Wesenufer, 2017 der Fruhkohlanbau empfohlen werden. Im Kohl- und Mohrenanbau konnen Halmvorfruchte Schadlingsbefall vorbeugen. Die Mittelaufwandmengen wurden vorrangig bei Herbizidanwendungen reduziert In beiden Kulturen wurden Abweichungen vom notwendigen Mas verzeichnet. Die Pflanzenschutzberatung sowie die regelmasige Durchfuhrung von Bonituren konnen Pflanzenschutzmittelanwendungen dem notwendigen Mas naher bringen und die Umsetzung des IPS in der Praxis verbessern. Fur die Ausschopfung nichtchemischer Masnahmen sind Praxisdemonstrationen und der intensive Austausch zwischen Wissenschaft und Praxis notig, genauso wie Forschungsforderung zur Entwicklung neuer und Optimierung bestehender integrierter Verfahren und neuer Wirkstoffe. Vorbildhaft wird der IPS von den Demonstrationsbetrieben u. a. in den Kulturen Mohre und Weiskohl, seit 2014 umgesetzt. Die Betriebe werden individuell und intensiv betraten, um Pflanzenschutzmittelanwendungen auf das notwendige Mas zu beschranken. Hierfur werden Bonituren unter Nutzung von Schadschwellen, Warndiensthinweisen und Monitoringverfahren durchgefuhrt.

Entwicklung von Bodengranulaten flüssigfermentierter Biomasse der insektenpathogenen Pilze Metarhizium brunneum, Isaria fumosorosea und Beauveria bassiana zur Kontrolle bodenbürtiger Schadinsekten

Die Daten der Vergleichsbetriebe stellen den Status quo im Pflanzenschutz in Deutschland dar. Der Behandlungsindex in Mohre und Frischkohl betrug im Durchschnitt der Jahre (2007-2014) bei 6,2 bzw. 9,2. Mohren wurden vorrangig mit Herbiziden und Frischkohl mit Insektiziden behandelt. Unter dem Aspekt des Pflanzenschutzes und zur Reduktion der Behandlungsintensitat mit Insektiziden kann Abbildung 1: Behandlungsindex der Herbizide (Herbizid-BI) in Abhangigkeit der Vorfrucht in den Vergleichsbetrieben fur Mohre, 2007-2014, in Deutschland, ungleiche Buchstaben symbolisieren signifikante Unterschiede (p<0,05), nBlattfrucht=58, nGemuse=28, nHalmfruchte=115 208 72. ALVA-Tagung, Seminarhotel Wesenufer, 2017 der Fruhkohlanbau empfohlen werden. Im Kohl- und Mohrenanbau konnen Halmvorfruchte Schadlingsbefall vorbeugen. Die Mittelaufwandmengen wurden vorrangig bei Herbizidanwendungen reduziert In beiden Kulturen wurden Abweichungen vom notwendigen Mas verzeichnet. Die Pflanzenschutzberatung sowie die regelmasige Durchfuhrung von Bonituren konnen Pflanzenschutzmittelanwendungen dem notwendigen Mas naher bringen und die Umsetzung des IPS in der Praxis verbessern. Fur die Ausschopfung nichtchemischer Masnahmen sind Praxisdemonstrationen und der intensive Austausch zwischen Wissenschaft und Praxis notig, genauso wie Forschungsforderung zur Entwicklung neuer und Optimierung bestehender integrierter Verfahren und neuer Wirkstoffe. Vorbildhaft wird der IPS von den Demonstrationsbetrieben u. a. in den Kulturen Mohre und Weiskohl, seit 2014 umgesetzt. Die Betriebe werden individuell und intensiv betraten, um Pflanzenschutzmittelanwendungen auf das notwendige Mas zu beschranken. Hierfur werden Bonituren unter Nutzung von Schadschwellen, Warndiensthinweisen und Monitoringverfahren durchgefuhrt.

Susceptibility of Agrotis segetum (noctuidae) to Bacillus thuringiensis and Analysis of Midgut Proteinases

Seventy-eight Bacillus thuringiensis isolates were selected for a screening against the Lepidoptera species Agrotis segetum to search the higher insecticidal activity. In a preliminary bioassay, the spore–crystal mixture of 78 B. thuringiensis isolates was tested against L1 larvae of A. segetum. Fifty-two isolates had more than 60% corrected mortality after 3 days. Seven isolates caused a corrected mortality of 100% on A. segetum. Twelve isolates were selected for a second bioassay investigating the effect of the vegetative insecticidal protein (Vip) against third-instar larvae. After 7 days, the weight gain and the larval stage of each larva were recorded. This bioassay showed an aberration in larval growth increases, morphology, and weight gain. After plasmid pattern analysis, the most active strains are most likely B. thuringiensis kurstaki strains expressing the Vip3A toxin. The absence of two proteinase activities observed in the case of Cry1Ac would be the consequence of the difference in susceptibility of A. segetum to the toxins used.

Untersuchungen zur biologischen Bekämpfung von Blattläusen mit den Pilzen Cladosporium sp. und Lecanicillium muscarium

Die Zusammensetzung der Ackerunkrautflora entspricht einer Anpassung an die standortspezifischen Umweltbedingungen, dem Produktionsverfahren hinsichtlich insbesondere der Fruchtfolge und Bodenbearbeitungstechnik, sowie dem jeweiligen Herbizidmanagement. Da die Art und Intensität der Unkrautflora einen erheblichen Einfluss auf die Ertragsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit im Ackerbau ausübt, sollte die Produktionstechnik eine nachhaltige Zunahme des Unkrautbesatzes vermeiden. Dies gilt insbesondere für die Art und Intensität der chemischen Unkrautregulierung. In einem Langzeitversuch bei Zurnhausen (11.769° öL., 48.426° nB., WGS84), Landkreis Freising wird seit 2006 der Einfluss einer unterschiedlichen Pflanzenschutzmittelintensität in einer Fruchtfolge mit Winterweizen, Wintergerste und Silomais untersucht. Die vollständige, stationäre Fruchtfolge wird zudem unter dem Regime einer tief-wendenden und nicht-wendenden Bodenbearbeitung durchgeführt. Der Exaktversuch wird auf Großparzellen mit je 60 m2 in vierfacher Wiederholung nach den Vorgaben der einschlägigen EPPO-Richtlinien durchgeführt. Die Herbizidbehandlung erfolgt in den Intensitätsstufen 100 %, 75 % und 50 % Aufwandmenge einer ortsüblichen Herbizidauswahl bzw. -kombination. Die Entwicklung der Unkrautflora wird durch Auszählungen vor dem jeweiligen Herbizideinsatz erfaßt. Der Einfluss der Herbizidbehandlungsintensität auf das Unkrautspektrum und die Unkrautbesatzdichte wird in Abhängigkeit von der Art der Grundbodenbearbeitung detailiert dargestellt und hinsichtlich den Anpassungspotenzial der Herbizidaufwandmenge diskutiert. Hierzu werden auch die erhobenen Ertragsdaten und die Produktionswirtschaftlichkeit herangezogen.