Weniger spritzen im Kartoffelanbau. Wirksame Resistenz mit neuen genomischen Techniken

Die Kraut- und Knollenfäule ist die weltweit wichtigste Kartoffelkrankheit. Sie führt zu Ernteeinbußen von etwa zwanzig Prozent. Den Landwirten bleibt bisher kaum anderes übrig, als immer wieder zu spritzen, auch im Öko-Landbau. Dabei gibt es bereits erprobte Alternativen: An der Universität Wageningen (Niederlande) wurden Resistenz-Gene aus Wildkartoffeln in gängige Kultursorten eingeführt. In mehrjährigen Feldversuchen erwiesen sie sich als dauerhaft resistent. 80 Prozent der Fungizide können eingespart werden. Doch in Europa stehen sie noch immer nicht auf den Feldern. Das könnte sich bald ändern.

Manche halten Phytophthora infestans für die gefährlichste Pflanzenkrankheit überhaupt, denn der pilzähnliche Erreger der Kraut- und Knollenfäule verbreitet sich so schnell, dass er binnen kürzester Zeit großen Schaden anrichten kann. Und er ist so flexibel, dass er bislang noch jede gegen ihn gerichtete Bekämpfungsstrategie mit neuen, angepassten Rassen oder Varianten 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 (Fungizide). Sobald im Frühsommer die Kartoffelpflänzchen groß genug sind, dass sie sich gegenseitig berühren, muss vorsorglich gespritzt werden. Wenn erst die Erreger da sind, ist es dafür zu spät. In Deutschland sind in einer Vegetationsperiode 10 bis 15 Spritzgänge nötig. In feuchtwarmen Jahren ist der Befall besonders groß. Die Kartoffel ist die Ackerfrucht, die am häufigsten chemischen Pflanzenschutzmitteln ausgesetzt werden muss.

Im Biolandbau wird Phytophthora mit Kupferverbindungen bekämpft. Insbesondere wegen der negativen Auswirkungen auf Bodenmikroorganismen ist der Einsatz von Kupferpräparaten gesetzlich begrenzt, kann aber in starken Befallsjahren ausgeweitet werden. Da den Ökolandwirten wirksame umweltverträgliche Mittel gegen die Kraut- und Knollenfäule fehlen, sind ihre Erträge im Kartoffelanbau nur etwa halb so groß wie die ihrer konventionellen Kollegen.

Doch auch die konventionelle Züchtung kommt bei Phytophthora an ihre Grenzen. Verschiedene Wildkartoffelarten sind natürlicherweise resistent gegen den Erreger. Seit langem versucht man, die dafür verantwortlichen Erbanlagen in Kultursorten einzukreuzen. Die dabei ebenfalls übertragenen unerwünschten Eigenschaften der wilden Kartoffeln müssen dann aber wieder herausgezüchtet werden, ohne die Resistenzeigenschaften zu verlieren. Wegen der komplexen Vererbungsmuster der Kartoffel ist das schwierig und zeitaufwändig.

In der Vergangenheit wurden die aus Wildkartoffeln eingezüchteten Resistenzen jedes Mal nach wenigen Jahren von Phythophthora durchbrochen: Der Pilz passte sich durch Mutationen an. Inzwischen versuchen Forscher und Züchter, mehrere erbliche Resistenzen zu kombinieren. Das Ziel ist nicht mehr ein absoluter Schutz vor Phythophthora, sondern eine Art Grundresistenz der Pflanzen, die die Vermehrung des Erregers dauerhaft verlangsamt und nicht so leicht durch neue Mutationen durchbrochen werden kann.

Mehrere Resistenz-Gene aus Wildkartoffeln

Mit gentechnischen Methoden kann die Übertragung von einzelnen Resistenz-Genen aus Wildkartoffeln erheblich schneller und gezielter erfolgen als mit konventioneller Züchtung durch Kreuzung.

Solche Kartoffeln wurden an der Universität Wageningen (Niederlande) in einem auf zehn Jahre angelegten Forschungsprojekt (Durable Resistance against Phytophthora, DuRPh) entwickelt und auf dem Feld getestet. Das Besondere: Die Wageninger Wissenschaftler verwendeten ausschließlich Erbmaterial aus Kartoffeln. Auch die Gensequenzen, die für die Übertragung und Regulierung der Resistenz-Gene erforderlich sind, kommen aus dem Genpool der Kartoffel. Zudem verzichteten sie auf ein Markergen, das meist aus Bakterien stammt. Da diese Kartoffeln nur arteigenes Genmaterial enthalten, werden sie als cisgen (cis=diesseits) im Unterschied zu transgen (trans=jenseits) bezeichnet.

In cisgene Pflanzen eingeführte Gene könnten – theoretisch – auch auf konventionellem Weg eingekreuzt werden. Dabei vermischen sich zufällig Gene beider Elternlinien und es werden neben den erwünschten auch unerwünschte Erbinformationen übertragen, darunter auch solche, die für Geschmacks- und Anbaueigenschaften einer Sorte von Nachteil sind. Diese müssen durch zeitaufwändige Rückkreuzungsschritte wieder entfernt werden. Eine vergleichbare konventionelle Züchtung würde 15 bis 20 Jahre benötigen.

Mit der Cisgenese will man Pflanzen erzeugen, die auch aus einer Kreuzung entstanden sein könnten, und gleichzeitig die Vorteile der Gentechnik nutzen: Nur das gewünschte Gen wird übertragen, alle anderen Eigenschaften der Sorte bleiben erhalten.

Im Rahmen des DuRPH-Projekts wurden 13 Resistenzgene aus Wildkartoffeln genetisch charakterisiert. Drei dieser Gene, die am besten geeignet waren, wurden einzeln oder in verschiedenen Kombinationen auf gängige Kartoffelsorten übertragen. Ein erster Freilandversuch mit diesen Kartoffeln wurde 2009 in den Niederlanden gestartet. Es folgten weitere, teils mehrjährige Freisetzungen in Belgien und Irland. Schon 2016 wurde das Projekt abgeschlossen und die Ergebnisse veröffentlicht.

• Alle getesteten Kartoffelvarianten mit verschiedenen Resistenzgenen und Kombinationen aus diesen waren widerstandsfähiger gegenüber Phytophthora als die konventionellen Ausgangssorten.
• Pflanzen mit nur einem Resistenz-Gen waren anfälliger als solche mit mehreren kombinierten Resistenz-Genen. Pflanzen mit drei Resistenz-Genen blieben bis zum Ende der Anbausaison vollständig resistent.
• In Kombination mit einem geeigneten Resistenzmanagement könnten beim Anbau der cisgenen Kartoffeln 80 Prozent der üblichen Fungizid-Spritzungen eingespart werden.

Neue Regeln in der EU: Chancen für phytophthora-resistente Kartoffeln

Seit mehr als zehn Jahren ist die Wageninger Entwicklung der cisgenen phytophthora-resistenten Kartoffeln abgeschlossen. Das Konzept funktioniert, auch auf dem Feld. Es bringt Vorteile für Landwirte, Umwelt und Biodiversität. Dennoch können europäische Landwirte diese Kartoffeln noch immer nicht anbauen. Bislang gelten sie als GVO und fallen ohne Abstriche unter die restriktiven Gentechnik-Gesetze. Für kommerzielle Züchtungsunternehmen schien das finanzielle Risiko eines langen Zulassungsverfahrens zu groß, zu ungewiss die späteren Marktchancen.

Doch das könnte sich bald ändern. Für Pflanzen wie die cisgenen phytophthora-resistenten Kartoffeln aus Wageningen ist künftig eine neue EU-Verordnung maßgebend. Bestimmte mit neuen genomischen Techniken (NGT) gezüchtete Pflanzen können konventionellen gleichgestellt werden, wenn eine unabhängige Behörde überprüft hat, dass sie die gesetzlich vorgeschriebenen Äquivalenzkriterien erfüllt. Ist das der Fall, dürfen sie ohne besondere Auflagen angebaut und vermarktet werden. Auch cis-genetische Pflanzen wie die Wageninger Kartoffeln fallen in diese Kategorie (NGT1), wenn ausschließlich arteigenes Genmaterial eingeführt wurde, also nur DNA-Sequenzen, die im Genpool der konventionellen Züchtung vorhanden sind.

Die neuen Regeln für NGT-Pflanzen sind politisch im Kern bereits beschlossen, aber noch nicht rechtskräftig. Zwar haben EU-Parlament, Ministerrat und Kommission sich nach langen Verhandlungen auf einen Kompromiss geeinigt, die letzte Schlussabstimmung im Parlament steht jedoch noch aus. Eine Mehrheit der Mitgliedstaaten hat die ausgehandelte Verordnung bereits bestätigt. (Stand: Mai 2026)

Inzwischen ist die Wageninger Kartoffel längst nicht mehr allein. Mehrere Forschungsinstitute – etwa in Schweden, Dänemark und Großbritannien – arbeiten an phytophthora-resistenten Kartoffeln, sowohl mit cisgenen Konzepten, als auch mit neuen Verfahren der gezielten Mutagenese wie der Gen-Schere CRISPR/Cas.

• Schon in den 2000er Jahren entwickelte die BASF phytophthora-resistente Kartoffeln (Fortuna), allerdings mit herkömmlicher Gentechnik. Auch in Deutschland wurde sie im Freiland getestet. Später zog das Unternehmen die schon eingereichten Zulassungsanträge – auch für den Anbau – in der EU zurück.
• Eine Genossenschaft dänischer Stärkekartoffel-Anbauer (KMC) testet Kartoffeln im Freiland, die sowohl CRISPR-Mutationen als auch eingeführte Gene aus Wildkartoffeln zur Resistenz gegen die Kraut- und Knollenfäule nutzt.
• Die schwedische Universität für Agrarwissenschaften (SLU) führte einen Freilandversuch mit verschiedenen Kartoffellinien durch, bei denen Gene sowohl mit Genome Editing als auch mit RNAi verändert wurden. Ein weiteres Forschungsteam aus Schweden hat mit Hilfe von CRISPR/Cas zwei Gene der Kartoffelsorte Desirée gezielt ausgeschaltet.
• Bereits angebaut werden Kartoffeln mit Resistenzgenen aus Wildkartoffeln in USA und Kanada. Zudem bilden ihre Knollen beim Erhitzen weniger Acrylamid. (Simplot, Markenname Innate)
• Feldversuche mit cisgenen phytophthora-resistenten Kartoffeln haben in Bangladesh, Indonesien und Uganda stattgefunden.
• Auf der Protected Site, dem Versuchsgelände der Agroscope in Zürich, beginnt im Frühjahr 2026 eine neue Versuchsreihe mit der in Wageningen entwickelten neuen cisgenen phytophthora-resistenten Kartoffellinie (P49 27). Deren Konzept soll auf weitere wichtige Kartoffelsorten übertragen werden. Später folgen Versuche mit Kartoffeln, bei denen mit Hilfe der Gen-Schere CRISPR/Cas vorhandene Resistenzgene repariert oder „Anfälligkeitsgene gezielt ausgeschaltet“ werden. Die Freilandversuche sind bis Herbst 2030 bewilligt.