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  Fr 03.09.2010 | 07:02 Uhr
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Kraut- und Knollenfäule bei Kartoffeln

Neue Züchtungsstrategien gegen einen trickreichen Erreger


Phytophthora infestans- so heißt der Erreger der Kraut- und Knollenfäule, die zu den wichtigsten Kartoffelkrankheiten zählt. Der kleine Pilz verursacht weltweit Ernteeinbußen von etwa 20 Prozent. Die Züchtung widerstandsfähiger Sorten hat bisher keinen dauerhaften Erfolg gebracht, weil der Erreger eingezüchtete Resistenzen immer wieder durchbricht.

Deshalb setzen die Züchter heute auf eine unspezifische, nicht nur gegen bestimmte Rassen des Erregers wirksame Resistenz. Auch an verschiedenen gentechnisch Ansätzen wird seit längerem geforscht. Eine neu entwickelte gv-Kartoffel könnte nun erstmals zum Erfolg führen. Derzeit wird sie an verschiedenen Standorten in Europa getestet.

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Es beginnt mit braunen Flecken. Insbesondere bei feucht-warmer Witterung verbreitet Phytophthora sich rasend schnell. Zunächst bilden sich grau-grüne im weiteren Verlauf braune Flecken auf Stängel und Blättern, an der Unterseite der Blätter ein weißer Pilzrasen. Die Blätter verfaulen schließlich oder vertrocknen.

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Kranke Knollen. Bei Regen wird Phytophthora in den Boden gespült und befällt dort auch die Knollen.

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Schäden durch Phytophtora: Normale Kartoffelsorte ohne Behandlung gegen die Pilzkrankheit (Vorder- grund), gentechnisch veränderte resistente Kartoffeln (Hinter- grund).

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Wildkartoffel mit natürlicher Resistenz gegen die Kraut- und Knollenfäule. Die dafür verantwortlichen Gene wurden auf eine Kultursorte übertragen.
Fotos: Syngenta, BASF, iBio (2).

Manche halten Phytophthora für die gefährlichste Pflanzenkrankheit überhaupt, denn der Erreger ist so wendig und schnell, dass er binnen kürzester Zeit großen Schaden anrichten kann. Und er ist darüber hinaus so flexibel, dass er bislang noch jede gegen ihn gerichtete Bekämpfungsstrategie überlebt und mit neuen, angepassten Formen beantwortet hat.

Traurige Berühmtheit erlangte Phytophthora durch die Ereignisse in Irland Mitte des 19. Jahrhunderts. Der Pilz vernichtete mehrere Jahre hintereinander nahezu die gesamte Kartoffelernte des Landes und löste damit eine Hungerkatastrophe aus, in deren Folge etwa eine Million Menschen starben und weitere zwei Millionen nach Australien und Nordamerika auswanderten.

Pilzresistenz – eine schwierige Aufgabe

Die Bekämpfung von Phytophthora erfolgt bisher fast ausschließlich durch chemische Pflanzenschutzmittel. In Deutschland werden in einer Anbausaison bis zu 16 Spritzungen vorgenommen. Im Biolandbau wird Phytophthora mit umweltbelastenden Kupferverbindungen bekämpft.

Weil Phytophthora so flexibel und wandlungsfähig ist, arbeitet man in der konventionellen Züchtung derzeit weltweit an einem Resistenztyp, der von vielen Genen bedingt. Damit erreicht man zwar keinen absoluten Schutz vor Befall, aber der Schutz ist dauerhaft, weil er aufgrund der vielen beteiligten Erbfaktoren nicht so leicht von neu auftretenden Rassen des Erregers durchbrochen werden kann.

Die Erbanlagen für die rassenunabhängige Widerstandsfähigkeit werden aus Wildkartoffeln in Kultursorten eingekreuzt. Die dabei ebenfalls übertragenen unerwünschten Eigenschaften der wilden Kartoffeln müssen dann aber wieder herausgezüchtet werden, ohne die Resistenzeigenschaften zu verlieren. Wegen der komplexen Vererbung ist das schwierig und zeitaufwändig.

Übertragung von Resistenzgenen aus mexikanischen Wildkartoffeln

Schon länger wird auch an der Entwicklung Phytophthora-resistenter Kartoffeln mit Hilfe gentechnischer Methoden gearbeitet und geforscht, bislang gibt es aber kaum praxisrelevante Ansätze oder gar anwendungsreife Sorten. Das Hauptproblem liegt auch hier in der extremen Wandlungsfähigkeit des Erregers, so dass es nicht ausreicht, nur ein einzelnes für Pilzresistenz verantwortliches GenGen einzubauen.

Eine Erfolg versprechende pilzresistente Kartoffel wurde in den letzten Jahren von der Firma BASF entwickelt. In diese Kartoffel wurden zwei Gene aus mexikanischen Wildkartoffeln übertragen. Dabei gingen die Wissenschaftler genauso vor wie bei der traditionellen Züchtung: Sie haben unter Wildkartoffeln nach Rassen gesucht, die natürlicherweise eine hohe Resistenz gegenüber dem Erreger der Kraut- und Knollenfäule haben. Bei der mexikanischen Wildkartoffel Solanum bulbocastanum wurden sie fündig. Mit molekularbiologischen Methoden lassen sich die Gene ausfindig machen, die für die Resistenz verantwortlich sind. Sie können isoliert und auf gentechnischem Wege in die Pflanze eingebracht werden. Da Phytophthora bislang nach kurzer Zeit Resistenzen immer wieder überwinden konnte, wurden gleich zwei Resistenzgene eingebracht. Die "doppelte" Resistenz soll einen nachhaltigeren Schutz vor der Krankheit bieten.

Nachdem die Kartoffeln in Gewächshausversuchen erfolgreich auf ihre Widerstandsfähigkeit hin getestet wurden, wurden sie seit 2006 in Schweden, den Niederlanden, Großbritannien, Deutschland und Irland auch im Freiland geprüft. Ende 2010 soll der Zulassungsantrag für pilzresistente Kartoffel (Markenname: Fortuna)  gestellt werden. 

Weitere gentechnische Ansätze

Außer der Möglichkeit, Resistenzgene aus Wildkartoffeln zu übertragen, gibt es noch eine Reihe weiterer Strategien, an denen bislang geforscht wurde:

  • Übertragung pflanzlicher oder bakterieller Gene für Stoffe, die die pilzlichen Zellwände zerstören, z.B. ChitinaseChitinase oder GlukanaseGlukanase

  • Einschleusen von Genen für bestimmte Proteine, die von Pflanzen zur Abwehr von Pilzen gebildet werden

  • Erhöhung der natürlichen Abwehr mit Hilfe von zwei Genen aus einem Bodenbakterium. Die Kartoffel selbst besitzt einen natürlichen Abwehrmechanismus gegen Krankheitserreger wie Phytophthora. Sie bildet rund um den Infektionsherd einen Schutzwall aus abgestorbenen Pflanzenzellen (hypersensitive Reaktion), der den Pilz daran hindern soll weiter vorzudringen. Dieses Fähigkeit der Pflanze wird mit Hilfe der Gentechnik verstärkt.

Bisher haben diese Bemühungen noch nicht zu gentechnisch veränderten pilzresistenten Kartoffeln geführt, bei denen eine Markteinführung absehbar ist.

 

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Kartoffeln schützen sich selbst

Die Kraut- und Knollenfäule ist eine heimtückische Kartoffelkrankheit und nur schwer zu bekämpfen. Nun könnte es neue Lösungen geben.

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05. März 2010 [nach oben springen]

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