Aggressive Pilzkrankheit: Wie Gen-Forschung die Banane rettet

Die Banane ist bedroht, zumindest so wie wir sie kennen. Eine extrem aggressive Variante der Pilzerkrankung Panama Disease verbreitet sich von Südostasien ausgehend immer weiter. 2019 hat der Erreger wie schon länger befürchtet auch die großen Anbaugebiete für Exportbananen in Lateinamerika erreicht. Als genetisch uniforme Klone haben Kulturbananen dem Erreger wenig entgegenzusetzen. Weltweit wird deshalb mit Hochdruck daran gearbeitet, die Banane zu retten. Australischen und niederländischen Wissenschaftlern ist es bereits gelungen, erstmals eine gegen den Erreger resistente Kulturbanane zu züchten. Sie nutzten hierfür ein Gen aus einer Wildbanane. Aktuelle Forschungsansätze wollen die Resistenz mit Hilfe der Gen-Schere CRISPR/Cas erreichen.

Mit einem jährlichen Pro-Kopf-Verbrauch von zwölf Kilogramm sind Bananen nach Äpfeln das beliebteste Obst der Deutschen. Sie sind einfach und bequem zu verzehren, weil die Früchte der Kulturbananen keine störenden Samen haben. Das liegt daran, dass die männlichen Blüten der Bananenpflanzen steril sind und die weiblichen Blüten Früchte bilden, ohne vorher befruchtet worden zu sein (Parthenokarpie).

Vermehrt werden Bananenpflanzen vegetativ, das heißt, neue Pflanzen entstehen aus jungen Trieben. Kulturbananen sind also genetisch identische Klone, die weltweit angebaut werden. Das macht sie besonders anfällig für Krankheiten und deren schnelle Verbreitung.

Wie verletzlich der im Wesentlichen auf eine Kultursorte beschränkte Plantagenanbau ist, hat sich schon einmal gezeigt. In den 1950/60er Jahren wurde die damals hauptsächlich für den Export angebaute Bananensorte Gros Michel durch die Pilzerkrankung Panama Disease (Tropical Race 1, TR1) nahezu vollständig vernichtet.

Auslöser für Panama Disease ist der Pilz Fusarium oxysporum f. sp. cubense, ein Bodenpilz, der die Bananenpflanzen über die Wurzeln angreift. Der Transport von Wasser und Nährstoffen wird unterbunden, die Pflanzen verwelken und sterben ab. Im Gegensatz zu anderen Pilzkrankheiten ist eine Bekämpfung mit chemischen Mitteln (Fungizide) nicht möglich. Und da die Sporen Jahrzehnte im Boden überdauern, können einmal befallene Flächen nicht mehr für den Bananenanbau genutzt werden.

Damals wurde der Anbau mit Gros Michel eingestellt und stattdessen die TR1-resistente Cavendish kultiviert. Doch eine dauerhafte Lösung war das offenbar nicht.

Eine neue, extrem virulente Variante des Erregers (TR4, Tropical Race 4) greift nun auch die Cavendish-Banane an. TR4 wurde erstmals schon vor etwa 25 Jahren in Taiwan gefunden. Seitdem breitet sich der Erreger in Südostasien aus und vernichtet dort ganze Plantagen. Er erreichte bereits Pakistan, den Nahen Osten, das afrikanische Mozambik, Australien und die Türkei. 2019 wurde TR4 erstmals im südamerikanischen Kolumbien nachgewiesen, 2021 in Peru. 80 Prozent der Exportbananen kommen von den großen Bananenplantagen Süd- und Mittelamerikas.

Schon Anfang 2014 warnte die Food and Agriculture Organization (FAO) der Vereinten Nationen vor TR4 als einer weltweiten Bedrohung des Bananenanbaus. Nicht nur die für den Export bestimmten Kulturbananen sind betroffen, auch viele lokale Sorten und Kochbananen, die etwa in Ostafrika ein Grundnahrungsmittel sind.

Resistent durch Gene aus Wildbanane

Weltweit werden große Anstrengungen unternommen, um die Banane zu retten. An der Universität Wageningen (NL) wird seit Jahren mit Hochdruck daran gearbeitet, natürliche Resistenzen in Wildbananen zu finden. Aus aller Welt werden Bananenmuster nach Wageningen geschickt, um sie auf TR4-Anfälligkeit zu testen. Unter diesen Mustern wurden schon einige gefunden, die vollständig resistent sind. Es gibt also natürliche Resistenzen in den genetischen Ressourcen der Banane.

Im September 2020 konnte die Universität Wageningen vermelden, dass es in Zusammenarbeit mit indonesischen Wissenschaftlern gelungen ist, den genetischen Hintergrund für die Resistenz der Bananensorte Musa acuminata, eines Vorfahren der Cavendish-Banane, aufzuklären. Diese Banane ist resistent sowohl gegen TR1 als auch TR4. Die dafür verantwortlichen Gene werden jetzt im Detail untersucht mit dem Ziel, molekulare Marker für die benötigte TR4-Resistenz finden. Solche genetischen Indikatoren können den Züchtungsprozess deutlich beschleunigen.

Bananenzüchtung ist allerdings eine schwierige Aufgabe. Da Kulturbananen vegetativ vermehrt werden und komplexe Vererbungsmuster haben, lassen sie sich nicht einfach mit resistenten Wildbananen kreuzen. Deshalb werden auch gentechnische Verfahren eingesetzt, um Resistenz-Gene in Kulturbananen einzuführen.

Schon 2012 fand das Wageninger Team eine Wild-Bananenart, die eine weitgehende Resistenz gegen TR4 aufwies. Das entsprechende Gen (RGA2) wurde an der Universität Queensland, Australien, in die Kulturbanane Cavendish übertragen und auf Böden, die mit dem Erreger infiziert waren, im Freiland getestet. Eine der gentechnisch veränderten Cavendish-Linien erwies sich über die drei Versuchsjahre als komplett resistent, drei weitere gv-Linien als weitgehend resistent.

Die Wissenschaftler stellten fest, dass das Resistenz-Gen RGA2 auch natürlicherweise in der Cavendish-Banane vorhanden ist, aber dort nicht mehr aktiv ist. In einem weiteren Ansatz wollen sie nun versuchen, dieses Gen mit Hilfe der Gen-Schere CRISPR/Cas zu reaktivieren. Diese Forschung an TR4-resistenten Bananen der „nächsten Generation“ wird seit 2021 von dem in den USA ansässigen internationalen Unternehmen Fresh Del Monte mitfinanziert. Mit den neuen Verfahren des Genome Editings könnte es auch gelingen, das Abwehrsystem der Bananenpflanzen so zu verändern, dass der Pilz die Pflanze nicht befallen kann.

Bis vollständig resistente Bananensorten zur Verfügung stehen, wird es allerdings noch ein paar Jahre dauern. Neben dem vorrangigen Ziel, resistente Bananen zu entwickeln, wird deshalb ein ganzes Bündel von Maßnahmen verfolgt, um kurzfristig die weitere Verbreitung von TR4 zu verhindern und die Bananenproduktion aufrechtzuerhalten. Dazu gehören Strategien wie den Pilz genauestens zu erforschen, um die Krankheit schnell zu erkennen und die Sporen im Boden zu reduzieren, vor allem aber für geeignete Quarantänemaßnahmen zu sorgen. Denn der Pilz wird vor allem durch den Menschen verschleppt.

In Zukunft wird es aber auch darum gehen, die immense Vielfalt an wilden Bananen zu nutzen, um mehr Diversität bei der Kulturbanane zu erreichen. Viele Wissenschaftler plädieren für eine größere Sortenvielfalt auf dem Feld und im Supermarkt, um eine widerstandsfähige und nachhaltige Bananenproduktion sicherzustellen.