Forschung

Das Projekt VineLresp (Stressantwort induziert durch Eisenmangel auf Böden mit hohem Kalkgehalt bei Rebenunterlagen) untersucht die biochemische Antwort von Rebenunterlagen auf Eisenmangel bei hohen Karbonatgehalten im Boden. Eisenmangelchlorose durch hohe Karbonatgehalte ist ein großes Problem in der Landwirtschaft und im Weinbau. Aktuell verwendete Rebenunterlagen haben ein unterschiedliches Niveau sich an diese Bedingungen anzupassen, die zugrunde liegenden Mechanismen sind bislang bei der Weinrebe nicht im Detail erforscht. Das Wissen über die Eisenaufnahmemechanismen in Modellpflanzen wie Arabidopsis thaliana hat sich in den letzen Jahren deutlich weiter entwickelt. Das Projekt VineLresp möchte die Wissenlücke zwischen der Weinrebe und A.thalian schließen und den Einfluss der Wurzelexudcation, der Suberinschicht in den Wurzeln und Stressmechanismen in der Pflanze auf lokaler, wie auch auf systemischer Ebene untersuchen. Wir gehen davon aus, dass sich Rebenunterlagen sowohl in ihrer Quantität wie auch Qualität der Wurzelexudate unterscheiden und komplexere Moleküle beteiligt sich als bisher bekannt. Der Faktor der Suberinschicht in den Wurzel wurde bislang bei Weinreben nicht untersucht, wir gehen aber davon aus, das dieser die Nährstoffaufnahme deutlich beeinflusse kann. Die Physiologie von Rebenunterlagen im Bezug auf Nährstoffaufnahmemechanismen ist wenig untersucht, bietet aber die Möglichkeit die Effizienz und Nachhaltigkeit im Bezug auf deren Einsatz in Weingärten zu stärken. Unser Ansatz kombiniert aktuelle biochemische und molekularbiologische Methoden mit klassischer Pflanzenphysiologie. Wir betreten damit im Bereich der Unterlagenphysiolgie Neuland.

Im Projekt “Traubenwelke – eine ungelöste physiologische Störung der Weinrebe” wird speziell die Phase der Induktion der Traubenwelke untersucht. Die Traubenwelke ist eine Reifestörung, die zu hohen wirtschaftlichen Verlusten führen kann, und speziell in Österreich ist die Rebsorte Zweigelt besonders betroffen. Zu Beginn der Reife, oder kurz danach, wird die Traubenwelke induziert und führt zu Weinbeeren mit geringem Zuckergehalt, hohen Säuregehalten, geringerer Färbung der Beerenhaut und der Bildung von Fehlaromen. Die Auslöser und die Prozesse in der Pflanze die zur Symptomausprägung führen sind nach wie vor unklar. Im aktuellen Projekt folgen wir der Hypothese, dass die Traubenwelke durch die Folge eines reduzierten Transportes von Assimilaten zu den Weinbeeren bedingt wird. Basierend auf dem aktuellen Wissen werden wir uns im aktuellen Projekt auf die Morphologie des vaskulären Systems und der bewussten Induktion von Traubenwelke Symptomen in der in vitro Kultur fokussieren. Eine Kombination aus mikroskopischen Techniken und molekular biologischen Methoden wird angewendet. Diese frühe Phase der Induktion der Traubenwelke wurde bislang nicht untersucht. Wir erwarten von den Ergebnissen entscheidende Hinweise auf mögliche Auslöser der Traubenwelke.

Nach der Einschleppung der Reblaus (Daktulosphaira vitifoliae; Phylloxeridae) in Europa im 19. Jahrhundert wurde sie zum bedrohlichsten Schädling des weltweiten Weinbaus. Die Wurzelform des monophagen Insekts initiiert Wurzelgallen (Nodositäten) an anfälligen und partiell resistenten Vitis spp.. Die Reblaus schädigt die Wirtspflanze durch den Konsum von Assimilaten, die Unterbrechung der Wasser- und Nährstoffaufnahme und die Manipulation der Sink-Source Allokation darüber hinaus schafft sie Eingangspforten für Sekundärinfektionen. Die Veredelung von Edelreisern auf resistente amerikanische Unterlagen Vitis spp. und deren Hybriden war mehr als 150 Jahre lang die Hauptkulturmaßnahme zur Bekämpfung dieses Parasiten. Aufgrund der Entwicklung und Ausbreitung größerer Populationen aggressiver Reblausstämme in europäischen Weingärten in Kombination mit biotischen und abiotischen (im Kontext des Klimawandels) Effekten an Reben mit phylloxerierten Wurzelspitzen, treten verstärkt Reblausschäden in Weingärten auf. Wissen über die Reblaus-Rebinteraktion ist immer noch dürftig und bezieht sich lediglich auf die Wirtspflanzenabwehr, da es heutzutage keine resistenten Unterlagen gibt. Alle Unterlagen gelten als partiell resistent. Spezifische Effektoren, die vom Parasit sekretiert werden, sind für eine kompatible Reblaus-Vitis Interaktion nötig. Kenntnis über diese Effektoren erlaubt die Identifizierung von Pflanzenabwehrmechanismen für die Induktion solider Reblausresistenz an der Weinrebe. Diese Studie zielt darauf ab Effektormoleküle für die Reblaus-Rebinteraktion, welche die Aggressivität des Parasits ausmachen, zu identifizieren und zu definieren. Zusätzlich wird Basiswissen über die Galleninduktion und Gallenbildung sowie über den Einfluss der Effektoren auf Signaltransduktionswege auf molekularer und zellulärer Ebene generiert. Innerhalb dieses Projektes planen wir in den Insekten hochregulierte Transkripte mit Hilfe von RNA Extraktion kombiniert mit neuer RNAseq Technologie zu identifizieren. Hochregulierte Transkripte werden mit qRT-PCR verifiziert. Anschließend wollen wir mit GE-LC-MS/MS und LC-MS/MS extrahierte Proteine von zwei Reblausstämmen mit verschiedener Wirtspflanzenanpassung (AT1 und DE1) sowie Proteine aus dem Wirtspflanzennährgewebe von drei Vitis-Arten (Unterlagen Teleki 5C (V. berlandieri x V. riparia), Fercal (B.C. n°1B × Richter 31) und Vitis vinifera L. cv. Riesling) identifizieren und charakterisieren. Mit Bioinformatik werden Kandidateneffektoren anhand der Protein- und Transkriptionserkenntnisse ausgewählt. Der regulatorische Einfluss der ermittelten Kandidateneffektoren wird anhand der Wirtspflanzenabwehrreaktion von Zellkulturen getestet und bestätig werden. Genexpressionsniveaus von Effektor behandelten und unbehandelten Zellen werden mit qRT-PCR verglichen.