Feuerbrand und Apfelschorf: Wirksame Resistenzen durch Gene aus Wildapfel

Bei keinem Obst wird so viel gespritzt wie bei Äpfeln. Anders lassen sich Krankheiten wie Apfelschorf und Feuerbrand kaum bekämpfen. Gerade beliebte Apfelsorten wie Gala oder Jonagold sind dafür hochanfällig. Die Züchtung resistenter Sorten ist schwierig und dauert Jahrzehnte. Doch es gibt eine Alternative: Das Einführen von Resistenz-Genen aus Wildäpfeln in gängige Kultursorten mit Hilfe neuer molekularbiologischer Verfahren. Das Konzept funktioniert: In mehrjährigen Freilandversuchen zeigten sich diese Äpfel weitaus weniger anfällig. In der EU könnten sie künftig ohne Auflagen angebaut werden.

Der Apfel ist die Obstart, bei der mit Abstand die meisten Pflanzenschutzmittel eingesetzt werden. Um einen Befall mit Apfelschorf, ausgelöst durch einen Pilz (Venturia inaequalis), zu vermeiden, werden die Apfelbäume in Deutschland zehn bis zwanzigmal mit chemischen Mitteln gegen Pilzerkrankungen (Fungizide) behandelt. Im biologischen Anbau werden mehrfach umweltbelastende Kupfer- und Schwefelpräparate ausgebracht.

Wenn im Frühjahr ausgeschleuderte Wintersporen besonders bei feuchter Witterung die ersten Infektionen auslösen, bilden sich auf den Blättern und Früchten zunächst blass oliv-grüne, später bräunliche bis schwarze Flecken. Der Verzehr von Äpfeln, die mit Schorf befallen sind, ist zwar nicht gesundheitsschädlich, aber solche Früchte lassen sich nur schwer vermarkten.

Noch schwieriger ist die Bekämpfung von Feuerbrand, einer hochansteckenden bakteriellen Erkrankung. Sie breitet sich rasend schnell aus, befallene Pflanzenteile verfärben sich und sehen aus „wie vom Feuer verbrannt“. Oft bleibt nichts anderes übrig, als betroffene Bäume radikal zu beschneiden oder zu fällen – manchmal ganze Apfelanlagen. Derzeit steht kein wirksames Pflanzenschutzmittel zur Verfügung. Früher eingesetzte Mittel basieren auf dem Antibiotikum Streptomycin, das in Deutschland nicht mehr erlaubt ist.

Gegen die berüchtigten Apfelkrankheiten widerstandsfähige Äpfel zu züchten, um den Einsatz von Pflanzenschutzmitteln zu verringern, ist schon seit langem eines der wichtigsten Ziele in der Apfelzüchtung. Dabei greift man auch in der klassischen Züchtung auf Resistenzeigenschaften von Wildäpfeln zurück. So gehen etwa die meisten der heutigen Apfelsorten mit einer gewissen Schorfresistenz auf eine Kreuzung mit dem Wildapfel Malus floribunda 821 zurück.

Es dauert dann allerdings Jahrzehnte, bis aus einer solchen Kreuzung mit einem kleinen ungenießbaren Wildapfel wieder eine Apfelsorte mit großen, gut schmeckenden Früchten gezüchtet werden kann, die zugleich resistent ist. Bei der Kreuzung der Apfelsorte Morgenduft mit Malus floribunda dauerte es sechzig Jahre. Und der neue Apfel war kein Morgenduft mehr, sondern eine neue Sorte mit Namen Florina. Denn auf klassischem Wege ist es nicht möglich, eine Resistenz in beliebte, auf dem Markt eingeführte Apfelsorten hineinzuzüchten, ohne deren Eigenschaften zu verändern.

Über viele Jahre Versuchsanbau im Freiland: Die Resistenzen funktionieren

Ein Forschungsprojekt der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) Zürich, des Julius Kühn-Institutes (JKI) Dresden-Pillnitz sowie der Universität Wageningen (Niederlande) verfolgt schon seit vielen Jahren das Ziel, geeignete Resistenz-Gene aus Wildäpfeln mit Hilfe der Gentechnik in gängige Apfelsorten zu übertragen. Das besondere ihres Ansatzes ist, dass die gentechnisch veränderten Äpfel am Ende kein artfremdes Erbmaterial enthalten, sondern nur Gene aus dem Apfel-Genpool, die auch mit konventioneller Züchtung eingekreuzt werden könnten. Die Früchte sind dann nicht transgen (lat. trans = jenseits der Artgrenzen), sondern cisgen (lat. cis = diesseits). Neben dem eigentlichen Resistenzgen aus der Wildart, stammen auch alle weiteren benötigten Gensequenzen aus dem Apfelerbgut.

Ein Gen für Schorfresistenz aus dem Wildapfel Malus floribunda konnte schon Anfang der 2000er Jahre isoliert werden. Mit diesem Gen wurden mehrere cisgene Apfellinien der Sorte Gala erzeugt. Ein Teil dieser Linien wurde von 2011 bis 2021 an der Universität Wageningen im Freilandversuch angebaut. 2014 trugen die Apfelbäume das erste Mal Früchte. Während die Früchte der gegen Apfelschorf empfindlichen konventionellen Apfelbäume befallen waren, zeigten die Früchte der cisgenen Bäume keine Anzeichen von Apfelschorf. Auch in den Folgejahren blieben sie stabil schorfresistent.

Anfang 2014 gelang schließlich auch der Durchbruch bei Feuerbrand. Es konnte ein wirksames Resistenzgen (FB_Mr5) gegen Feuerbrand in dem Wildapfel Malus x robusta5 identifiziert und in die Sorte Gala übertragen werden. Schon im Gewächshaus zeigte sich, dass dieses Gen tatsächlich eine Resistenz gegen Feuerbrand bewirkt. Von 2016 bis 2021 wurden die Apfelbäume in Freilandversuchen auf dem Gelände der Protected Site der Schweizer Forschungseinrichtung Agroscope getestet. Wie erwartet erwiesen sich die cisgenen Apfelbäume als widerstandsfähig gegen Feuerbrand-Infektion. Bei Pflanzenwuchs und biochemischen Eigenschaften zeigten keine unerwarteten oder nachteiligen Unterschiede zu unveränderten Apfelbäumen.

Inzwischen sind die schorf- und feuerbrandresistenten Apfelbäume noch einmal weiterentwickelt worden. Bei der zweiten Generation sind alle Reste der zur Übertragung der Resistenz-Gene notwendigen Vektoren reduziert und anschließend entfernt worden. In den cisgenen Apfelbäumen sind nur die arteigenen Resistenz-Gene aktiv.

Da Krankheitserreger die Fähigkeit besitzen, sich anzupassen und bestehende Resistenzen auch wieder zu durchbrechen, ist es sinnvoll, dass mehrere Gene an der Resistenz beteiligt sind. Deshalb wird eine „Pyramidisierung“ der Resistenzgene angestrebt.

Die Chancen stehen gut, dass solche cisgene Apfelbäume bald in Europa angebaut werden. Nach der im Juni 2026 beschlossenen EU-Verordnung „über mit bestimmten neuen genomischen Techniken (NGT) gewonnenen Pflanzen“ fallen cisgene Pflanzen, bei denen ausschließlich Genmaterial aus dem Genpool der jeweiligen Art eingebracht wurde, in die Kategorie NGT1. Nach erfolgreicher „Überprüfungsanfrage“ bei einer zuständigen Behörde können NGT1- Pflanzen ohne weitere Auflagen angebaut und ihre Produkte vermarktet werden.