Genetic variation of and environmental effects on inducibility of resistance in tomatoes (Solanum lycopersicum L.) to Phytophthora infestans (Mont) de Bary

Many plant strengtheners are promoted for their supposed effects on nutrient uptake and/or resistance induction (IR). In addition, many organic fertilizers are supposed to enhance plant health and several studies have shown that tomatoes grown organically are more resistant to late blight, caused by Phytophthora infestans to tomatoes grown conventionally. Much is known about the mechanisms underlying IR. In contrast, there is no systematic knowledge about genetic variation for IR. Therefore, the following questions were addressed in the presented dissertation: (i) Is there genetic variation among tomato genotypes for inducibility of resistance to P. infestans? (ii) How do different PS compare with the chemical inducer BABA in their ability to IR? (iii) Does IR interact with the inducer used and different organic fertilizers? A varietal screening showed that contrary to the commonly held belief IR in tomatoes is genotype and isolate specific. These results indicate that it should be possible to select for inducibility of resistance in tomato breeding. However, isolate specificity also suggests that there could be pathogen adaptation. The three tested PS as well as two of the three tested organic fertilisers all induced resistance in the tomatoes. Depending on PS or BABA variety and isolate effects varied. In contrast, there were no variety and isolate specific effects of the fertilisers and no interactions with the PS and fertilisers. This suggests that the different PS should work independent of the soil substrate used. In contrast the results were markedly different when isolate mixtures were used for challenge inoculations. Plants were generally less susceptible to isolate mixtures than to single isolates. In addition, the effectiveness of the PS was greater and more similar to BABA when isolate mixtures were used. The fact that the different PS and BABA differed in their ability to induce resistance in different host genotype -pathogen isolate combinations puts the usefulness of IR as a breeding goal in question. This would result in varieties depending on specific inducers. The results with the isolate mixtures are highly relevant. On the one hand they increase the effectiveness of the resistance inducers. On the other hand, measures that increase the pathogen diversity such as the use of diversified host populations will also increase the overall resistance of the hosts. For organic tomato production the results indicate that it is possible to enhance the tomato growing system with respect to plant health management by using optimal fertilisers, plant strengtheners and any measures that increase system diversity.

Spezifität der quantitativen Resistenz von Blättern und Früchten der Tomate (Lycopersicon ssp. L.) gegenüber Phytophthora infestans (Mont.) de Bary.

Ziel der vorliegenden Arbeit war es, einen Beitrag zur Resistenzforschung bei Tomaten gegenüber P. infestans zu leisten, um erste Grundlagen für eine mögliche Züchtungsstrategie auf Basis unterschiedlicher quantitativer Resistenzen zu erarbeiten. Hierzu wurde untersucht, inwieweit unterschiedliche qualitative und quantitative Resistenzen bei Tomatenblättern und -früchten vorliegen, und ob hierfür verantwortliche Mechanismen identifiziert werden können. Zudem wurde untersucht, ob isolatspezifische quantitative Resistenzen identifiziert werden können. Zu diesem Zweck wurde mit einer erweiterten Clusteranalyse, basierend auf einer modifizierten Sanghvi-T2 Distanz, ein statistisches Verfahren entwickelt, welches die Identifikation von quantitativen, isolatspezifischen Resistenzen unter der Berücksichtigung der Variabilität ermöglicht. Des weiteren wurde geprüft, inwieweit zwischen den Resistenzausprägungen auf dem Blatt und den Resistenzausprägungen auf der Frucht ein Zusammenhang besteht und inwieweit die im Labor beobachteten Resistenzen unter Freilandbedingungen eine Rolle spielen. Im Labortest wurde die qualitative und quantitative Blattresistenz von 109 Akzessionen aus elf Lycopersicon und Solanum Arten gegenüber zwölf unterschiedlich aggressiven und teilweise auch unterschiedlich virulenten P. infestans Isolaten untersucht (Kap. 3). Die Früchte von 38 Tomatensorten wurden auf ihre Resistenz gegenüber drei P. infestans Isolaten geprüft. Zusätzlich wurde der Einfluss der Fruchtnachreife auf die Resistenzeigenschaften der Tomatenfrüchte gegenüber P. infestans analysiert (Kap. 4). Insgesamt 40 Sorten wurden auch unter Feldbedingungen auf Blatt- und Fruchtbefall untersucht (Kap. 5). Die frühen Stadien der Infektion von Tomatenblättern mit P. infestans Sporangien wurden mikroskopisch bei acht Tomatensorten mit unterschiedlichen quantitativen Reaktionsprofilen und drei Isolaten untersucht (Kap. 6). Hierzu wurden die Entwicklungsstadien von P. infestans Sporangien nach 24h, 48h und 60h nach der Inokulation auf und im Blatt mit der Calcofluor und der KOH - Anilin Blau Färbung sichtbar gemacht. Das Auftreten und die Lokalisation von H2O2 im Blatt nach 48h und 60h nach der Inokulation in Reaktion auf die Infektion wurde mithilfe einer DAB (3,3′ - Diaminobenzidine) Färbung untersucht. Es wurden einige, z.T. auch wahrscheinlich neue, qualitative Blattresistenzen gegenüber P. infestans gefunden, jedoch war keine der 109 Akzessionen vollständig resistent gegenüber allen Isolaten. Für die quantitative Resistenz von Blättern lagen in vielen Fällen isolatspezifische Unterschiede vor. Die Sorte x Isolat Interaktionen konnten mit Hilfe der erweiterten Clusteranalyse erfolgreich analysiert werden und die Akzessionen in Gruppen mit unterschiedlichen quantitativen Resistenzprofilen bzgl. der Interaktion mit den Isolaten und des Resistenzniveaus eingeteilt werden. Für die Fruchtresistenz konnten keine qualitativen Resistenzen gegenüber den drei getesteten Isolaten gefunden werden. Im Gegensatz dazu unterschieden sich die Tomatensorten in ihrer quantitativen Resistenz und Sorten und Isolate interagierten signifikant. Auch für die Fruchtresistenz konnten Gruppen mit unterschiedlichen quantitativen Reaktionsprofilen gebildet werden. Insgesamt nimmt die Anfälligkeit von Tomatenfrüchten mit zunehmender Reife kontinuierlich und signifikant ab. Unter Laborbedingungen korrelierten nur die Sporulationskapazität der Früchte und der prozentuale Blattbefall. Im Feldversuch über zwei Jahre und mit bis zu 40 Tomatensorten war der Zusammenhang hoch signifikant, jedoch asymptotisch, d.h. bereits bei sehr geringem Blattbefall war der Fruchtbefall sehr hoch. Bei den Tomatenherkünften, die sowohl im Labor als auch im Feld auf ihre Anfälligkeit getestet wurden, erschienen die Blattanfälligkeiten ähnlich, während kein klarer Zusammenhang zwischen der Fruchtanfälligkeit im Feld und im Labor bestand. Die Entwicklung von P. infestans auf der Blattoberfläche war unabhängig von der Sorte. Sowohl beim Eindringen und der Etablierung von P. infestans ins Blatt als auch bei der damit verbunden H2O2 Aktivität im Wirt wurden deutliche isolat- und sortenspezifische Effekte gefunden, die aber nur zum Teil mit den quantitativen Unterschieden der Blattresistenz korrespondierten. Sorten, die bei hoher Resistenz unterschiedliche Reaktionsprofile aufweisen, sind grundsätzlich interessante Kreuzungspartner, um die quantitative Resistenz gegenüber P. infestans zu verbessern. Hier sind vor allem Sorten, die sich auch in ihrer H2O2 Aktivität unterscheiden von Interesse.

(234)U/(238)U activity ratio disequilibrium technique for studying uranium mobility in the Opalinus Clay at Mont Terri, Switzerland

Mobility of naturally occurring U-238 and U-234 radionuclides was studied in a low permeability, reducing claystone formation (Opalinus Clay) near its contact with an overlying oxidising aquifer (Dogger Limestones) at Mont Terri, Switzerland. Our data point to a limited redistribution of U in some of the studied samples. Observed centimetre-scale U mobility is explained by slow diffusive transport of U-234 in the pore waters of the Opalinus Clay driven by spatially variable in situ supply (by alpha-recoil) of U-234 from the rock matrix. Metre-scale mobility is interpreted as a result of infiltration of meteoric water into the overlying aquifer which developed gradients of U concentration across the two rock formations. This triggered a slow in-diffusion of U with (U-234/U-238) > 1 into the Opalinus Clay as attested by a clear-cut pattern of decreasing bulk rock (U-234/U-238) inwards the Opalinus Clay, away from the Dogger Limestones.

Verteporfin plus Ranibizumab for Choroidal Neovascularization in Age-related Macular Degeneration: Twelve-month MONT BLANC Study Results

To compare the efficacy and safety of same-day verteporfin photodynamic therapy (PDT) and intravitreal ranibizumab combination treatment versus ranibizumab monotherapy in neovascular age-related macular degeneration.

In-situ diffusion of HTO, 22Na+, Cs+ and I- in Opalinus Clay at the Mont Terri underground rock laboratory

The diffusion properties of the Opalinus Clay were studied in the underground research laboratory at Mont Terri (Canton Jura, Switzerland) and the results were compared with diffusion data measured in the laboratory on small-scale samples. The diffusion of HTO, Na-22(+), Cs+ and I- were investigated for a period of 10 months. The diffusion equipment used in the field experiment was designed in such a way that a solution of tracers was circulated through a sintered metal screen placed at the end of a borehole drilled in the formation. The concentration decrease caused by the diffusion of tracers into the rock could be followed with time and allowed first estimations of the effective diffusion coefficient. After 10 months, the diffusion zone was over-cored and the tracer profiles measured. From these profiles, effective diffusion coefficients and rock capacity factors Could be extracted by applying a two-dimensional transport model including diffusion and sorption. The simulations were done with the reactive transport code CRUNCH. In addition, results obtained from through-diffusion experiments oil small-sized samples with HTO, Cl-36(-) and Na-22(+) are presented and compared with the in situ data. In all cases. excellent agreement between the two data sets exists. Results for Cs+ indicated five times higher diffusion rates relative to HTO. Corresponding laboratory diffusion measurements are still lacking. However. our Cs+ data are in qualitative agreement wish through-diffusion data for Callovo-Oxfordian argillite rock samples. which also indicate significantly higher effective diffusivities for Cs+ relative to HTO.

Long-term diffusion experiment at Mont Terri: first results from field and laboratory data

The diffusion of radionuclides is an important safety aspect for nuclear waste disposal in argillaceous host rocks. A long-term diffusion experiment, termed DI-A, is being carried out at the Mont Terri Rock Laboratory in the Opalinus Clay formation. The aim of this experiment is the understanding of the migration and sorption behaviour of cationic and anionic species in consolidated clays. This study reports on the experimental layout and the first results obtained from the DI-A experiment, which include the investigation of HTO, Na-22(+), Cs+, and I- migration during a period of 1 year by analysing these tracers in the water circulating in the borehole. In addition, results obtained from through-diffusion experiments on small-sized samples with HTO, I-, and Cl-36(-) are presented. The decrease of tracer concentrations in the borehole is fastest for Cs+, followed by Na-22(+), HTO, and finally I-. The chemical composition of the artificial pore water in the borehole shows very little variation with time, thus indicating almost no chemical disturbance around the borehole. Through-diffusion experiments in the laboratory that were performed parallel to the bedding plane with two different methods yielded effective diffusion coefficients for HTO of 4-5 X 10(-11) m(2) s(-1) and significantly lower ones for anions Cl- and I- (0.7-1.6 X 10(-11) m(2) s(-1)). The results indicate the importance of anion exclusion effects arising from the negatively charged clay surfaces. Furthermore, they demonstrate the anisotropic diffusion properties of the clay formation with significantly increased diffusion rates parallel to bedding relative to the perpendicular direction. The tracer data of the in situ experiment were successfully described with 2D diffusion models using diffusion and sorption parameters obtained from the above mentioned and other laboratory studies. The modelling results indicate that HTO and I- diffused with no retardation. The retardation of Na+ and Cs+ could be described by empirical sorption expressions from previously derived batch sorption (Cs+) or diffusion (Na+) experiments. Overall, the obtained results demonstrate the feasibility of the technical concept to study the diffusion of nonsorbing and sorbing tracers in consolidated clays. (C) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.