Projekte in den Förderprogrammen des BMEL, betreut durch den Projektträger BLE (PT BLE)
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| Titel: | Aufnahme von Escherichia coli und Salmonella enterica in Kulturpflanzen |
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| Titel (englisch): | Uptake of human pathogens into crop plants |
| Beschreibung (dt.): | Ziel des Projekts 'plantinfect-2' ist zu prüfen, ob die derzeit geltenden Vorschriften der Düngeverordnung den bestmöglichen Verbraucherschutz in Bezug auf das Vorkommen von humanpathogenen Bakterien (HPB) an Pflanzen gewährleisten. Schwerpunkt des Projektes plantinfect-2 ist, Wechselwirkungen in Bezug auf die Kolonisierung der Pflanze durch HPB in Abhängigkeit von der Pflanzenart, der Bodenart und deren Bodenmikrobiota (einschließlich Antibiotika-resistenter Bakterien) unter gegebenen Umweltbedingungen aufzuklären. Dazu werden die Mechanismen der Pflanzenbesiedlung durch HPB und der pflanzlichen Abwehr während der Interaktion untersucht. Die Ergebnisse werden neue Einblicke in die Wechselwirkungen zwischen Pflanzen, HPB und dem Boden in Abhängigkeit von intensiver, extensiver und ökologischer Anbaupraxis geben. Auf der Grundlage der gewonnenen Erkenntnisse werden Präventionsstrategien zur Vermeidung von Infektionen der Pflanze mit HPB aufgezeigt, um die Lebensmittelsicherheit bei pflanzlicher Rohware entscheidend zu verbessern bzw. das Risiko der Besiedlung der Pflanze mit HPB deutlich zu reduzieren. |
| Beschreibung (engl.): | The aim of the plantinfect-2 project is to examine whether the current laws regulating the fertilizer use guarantee the best possible consumer protection. We will clarify the mechanisms of plant colonization by human pathogenic bacteria (HPB) and plant defense on the basis of new results and findings. This project will provide new insights into the interactions between plants, pathogenic bacteria and soil microbiota and the response of plants to biotic stress. On the basis of the gained knowledge, it will be possible to identify strategies to prevent human infections with HPB, in order to significantly improve safety of raw plant-originated food. The focus of the plantinfect-2 project is to elucidate interactions between plant colonization by pathogens, plant variety, soil microbiota (including antibiotic-resistant bacteria), soil type and environmental conditions. |
| Ergebnis (dt.): | Infektionen mit humanpathogenen Bakterien (HPB) wie Salmonella enterica und Escherichia coli stellen für die Gesundheit des Menschen ein ernstes Problem dar. Landwirtschaftliche Nutztiere sind Reservoir dieser Krankheitserreger. Daher ist die Verwendung von Gülle als organisches Düngemittel für landwirtschaftliche Nutzflächen eine Eintragsquelle und in der Folge verantwortlich für mögliche Kontaminationen von Kulturpflanzen. Der Verzehr von kontaminiertem rohem Gemüse oder Obst kann so zu Infektionen beim Menschen führen. Voraussetzung für eine erfolgreiche Kolonisierung von Kulturpflanzen ist die Fähigkeit von HPB im Boden und Pflanzen zu überleben und sich an deren Bedingungen anzupassen. Im plantinfect-2 Projekt wurde der Einfluss verschiedener Faktoren wie der Einsatz von Gülle und Kalk auf die Persistenz von HPB in der Pflanzenumgebung untersucht. Sowohl Gülle als auch Kalk beeinflussten positiv die Persistenz von HPB im Boden. Die Ergebnisse weisen auch aus, dass HPB sich an eine geringere Nährstoffverfügbarkeit im Boden anpassen und alternative C- und N-Quellen zur Ernährung nutzen können. Niedrige Temperaturen hatten keinen negativen Einfluss auf die Persistenz von HPB im Boden, jedoch war eine erhöhte Persistenz bei hohen Temperaturen in der Phyllosphäre zu beobachten. Interessanterweise zeigten HPB Unterschiede in der Proteinzusammensetzung in Abhängigkeit von der Temperatur. Im Boden ist des Weiteren zu berücksichtigen, dass dort lebende Bakterien, wie auch HPB, in der Lage sind Antibiotikaresistenzgene (ARGs) aufzunehmen und zu verbreiten. Im Rahmen des Projektes war keine generationsübergreifende Übertragung von HPB über die Samen verschiedener Pflanzen nachzuweisen, jedoch kann dies nicht absolut ausgeschlossen werden. Um den Einfluss bestimmter Gene auf die Besiedlung von Kulturpflanzen zu untersuchen wurde eine S. enterica serovar Typhimurium mTn5-Mutantenbank in einem hydroponischen System eingesetzt. Die Ergebnisse zeigen, dass in der Rhizosphäre von Kopfsalat kultiviert in autoklaviertem Boden eine höhere Dichte von S. enterica serovar Typhimurium im Vergleich zur Kultivierung in hydroponischer Kultur gegeben war. Hierbei wurde der Sigma Faktor der RNA Polymerase RpoS als wichtiger bakterieller Faktor für das Überleben und die Besiedlung identifiziert. |
| Ergebnis (engl.): | Infections with human pathogenic bacteria (HPB) such as Salmonella enterica and Escherichia coli are a serious problem for human health. Farm animals are reservoirs of these pathogens. Therefore, the use of manure as an organic fertilizer for agricultural systems is a possible source of entry and subsequently responsible for possible contamination of crops. Thus, consumption of contaminated raw vegetables or fruits can lead to human infections. A prerequisite for successful colonization of crops is the ability of HPB to survive in the soil and crop plants and the adaptation to these conditions. In the plantinfect-2 project, the influence of different factors such as the use of manure and lime on the persistence of HPB in the plant environment was investigated. Both manure and lime positively influenced the persistence of HPB in the soil. The results also indicate that HPB can adapt to lower nutrient availability in the soil and use alternative sources of C and N for own nutrient requirements. Low temperatures did not negatively affect the persistence of HPB in soil, but increased persistence was observed at high temperatures in the phyllosphere. Interestingly, HPB showed differences in protein composition as a function of temperature. Furthermore, it has to be considered that bacteria living in soil, as well as HPB, are able to take up and spread antibiotic resistance genes (ARGs). Within the scope of the project, no trans-generational transmission of HPB, via the seeds of different plants could be detected, but this cannot be absolutely excluded. To investigate the influence of specific genes on crop colonization, a S. enterica serovar Typhimurium mTn5 mutant bank was used in a hydroponic system. The results show that there was a higher density of S. enterica serovar Typhimurium in the rhizosphere of lettuce cultivated in autoclaved soil compared to cultivation in hydroponic culture. Here, the sigma factor of RNA polymerase RpoS was identified as an important bacterial factor for survival and colonization. |
| Laufzeit: | Beginn: 01.09.2019 / Ende: 31.12.2022 |
| Ausf. Einrichtung: | Leibniz-Institut für Gemüse- und Zierpflanzenbau Großbeeren/Erfurt e.V. (IGZ) - Abt. System Pflanze-Mikroorganismen, Großbeeren |
| Themenfelder: | Gesundheitlicher Verbraucherschutz, health-related consumer protection |
| Förderprogramme: | Entscheidungshilfebedarf |
| Schlagworte: | Humanernährung, human nutrition, Lebensmittelsicherheit, food safety, Prävention, Prevention, Gemüsebau, vegetable production, Produktsicherheit, product safety, Mikroorganismen, microorganisms, Düngung, fertilization |
| Stichpunkte: | Salmonella E.coli EHEC |
| Förderkennzeichen: | 2819HS005 |
| Dokument zum Download: | Abschlussbericht.pdf (11,2 MB) |
Kontakt: |
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