Unsere Forschungsprojekte

Foto: Manuel Gutjahr

Projekt

Titel
Schnelle Detektion von pilzlichen Phytopathogenen auf Früchten mittels Biospeckl
Kürzel
DAAD-PPP-Polen
Beginn
01.01.2020
Ende
31.12.2021
Koordinierendes Institut
Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie e.V. (ATB)
Partner
Institute of Agrophysics, Polish Academy of Sciences Lublin

Zusammenfassung
Mit dem Begriff Biospeckle bezeichnet man ein optisches Phänomen, das durch die dynamische Streuung von Strahlung im sichtbaren und im kurzwelligen Nahinfrarot an mikroskopischen und submikroskopischen Partikeln in lebenden pflanzlichen und tierischen Geweben bedingt wird. Diese Objekte können Zellorganellen oder im Zytoplasma gelöste Partikel bzw. Moleküle sein, deren Bewegung die Hauptursache für die beobachtbaren Fluktuationen der Biospeckle darstellen. Die Prozesse des aktiven intrazellularen Transports, die für diese Bewegungen primär verantwortlich sind, beruhen hautsächlich auf der Funktion des Actin-Myosin-Systems und können daher als repräsentativer Indikator des momentanen physiologischen Zustandes der Zelle(n) angesehen und somit zu dessen Bewertung genutzt werden. In diesem Zusammenhang kann man folglich die Analyse der Biospeckleaktivität als direkte Folge der stoffwechselabhängigen Geschwindigkeit der intrazellularen Bewegungen einsetzen um den aktuellen physiologischen Gesamtzustand, der "Frische" von Früchten einsetzen. Dies ist besonders relevant für die Beurteilung von unterschiedlichsten Störungen der Stoffwechselaktivitäten der Frischprodukte, wie sie bei einer Gewebeschädigung z. B. Druck oder Quetschung oder bei pilzlichen Infektionen auftreten. Die am häufigsten vorkommenden Schädigungen von Früchten werden tatsächlich durch natürliche Infektionen mit unterschiedlichsten pilzlichen oder bakteriellen Krankheitskeimen ausgelöst. Daher kann die Biospecklebildanalyse sehr gut eingesetzt werden, um die Krankheitssymptome einer pilzlichen Infektion zu erkennen und zu erfassen und zwar bevor es zu visuell klar erkennbaren Schädigungen kommt. In diesem Projekt soll dieser Ansatz angewendet, optimiert und seine Nutzung unter praxisnahen Bedingungen evaluiert werden. Die Biospecklebildanalyse hängt als Methode direkt von der Aktivität der im lebenden Organismus ablaufenden Stoffwechselprozesse ab. Ein Nachteil dieses Ansatzes ist jedoch, dass sie diese Stoffwechselprozesse nicht selektiv identifizieren bzw. differenzieren kann, sondern eine Gesamtreaktion erfasst. Die Biospecklebildanalyse ermöglicht es auch nicht, die Änderung der Konzentrationen ganz bestimmter chemischer Substanzen bzw. Inhaltsstoffe von Obst und Gemüse zu verfolgen. Aus diesem Grund ist es bei dem aktuellen Stand des Systemdesigns und der Kalibrierung der Methode äußerst sinnvoll, parallel zur Biospecklebildanalyse zusätzliche, ergänzende Techniken einzusetzen, um diese Beschränkungen zu umgehen oder zu eliminieren. Deshalb ist für dieses Projekt geplant, dafür moderne zerstörungsfreie optische Methoden wie die Chlorophyllfluoreszenz- und die Hyperspectral-Bildanalyse zu nutzen.

Förderung
Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Projektträger
Deutscher Akademischer Austauschdienst (DAAD)
Förderkennzeichen
57514825
Förderprogramm
PPP Programme for Project-Related Personal Exchange (starting in 2020) with Poland