Gesunde Pflanzen sind von zentraler Bedeutung für die deutsche Land- und Forstwirtschaft, um mit ihren vielfältigen landwirtschaftlichen, garten-, weinbaulichen und anderen Produkten wettbewerbsfähig zu bleiben. Eine große Bedrohung für die Pflanzenproduktion und Ernährungssicherung stellen dabei ein- oder verschleppte Schaderreger dar. Das Innovationsprogramm des BMLEH fördert vielfältige Projekte, die der Entwicklung neuer Verfahren und Strategien zur Überwachung, Diagnose und Bekämpfung von Schädlingen dienen. Ausgewählte Innovationsprojekte aus der Bekanntmachung „Pflanzengesundheit“ werden nachstehend mit ihren erzielten Ergebnissen dargestellt.
Abwehrmechanismen gegen Schaderreger in der Kartoffel stärken
Eine intakte Pflanzengesundheit ist die zentrale Stellschraube für einen erfolgreichen Kartoffelanbau, da hierdurch die Ertragsstabilität, Qualität und Lagerfähigkeit maßgeblich beeinflusst werden und der Einsatz von Pflanzenschutzmitteln reduziert werden kann. Im Projekt ADLATUS wurden verschiedene Abwehrmechanismen der Kartoffel gegenüber dem Quarantäneschaderreger Meloidogyne chitwoodi, einer Nematodenart, sowie drei viralen Schaderregern - Kartoffelvirus Y (PVY), Kartoffelblattrollvirus (PLRV), Tabak-Rattle-Virus (TRV) - und deren Überträger untersucht. Mithilfe innovativer Züchtungstechniken wurden ungenutzte Resistenzen in Kartoffelpopulationen identifiziert und in neue Linien eingebracht, um die Basis für leistungsstarke Sorten zu schaffen, die künftig für den Anbau in Deutschland auf den Markt gebracht werden sollen. Im Vorhaben wurden effiziente molekulare Methoden entwickelt, mit der eine Vielzahl an Kartoffeleinzelpflanzen auf ihre genetischen Eigenschaften zur Identifizierung von potentiellen Resistenzmechanismen untersucht werden konnten. Anhand vom umweltbedingten Phänotyp und genetischen Informationen wurde die Auswahl potentiell resistenter Kreuzungskandidaten in herkömmlichen Züchtungsprogrammen eingegrenzt und Marker entwickelt, die es ermöglichen, Einzelpflanzen mit den gewünschten Zielgenen schneller zu identifizieren.
Zudem wurde eine Nachweismethode mittels Pfropfung etabliert, bei der beispielsweise ein Blatt einer gesunden Pflanze gegen ein Blatt einer infizierten Pflanze ausgetauscht und fixiert wird (siehe Bilder A-E; © Universität Münster), um die Anfälligkeit der Kartoffelpflanzen gegenüber Viren ohne einen spezifischen Überträger (z. B. Blattlaus) zu untersuchen.
Im Projekt wurden auf molekularer Ebene Resistenzmechanismen entdeckt, die neue Ansätze zur Bekämpfung der Viren ermöglichen. Die etablierten Resistenztests gegenüber TRV, PLRV, PVY und M. chitwoodi sowie deren Überträger können für die Identifikation weiterer neuer Resistenzen und Resistenzmechanismen genutzt werden. Die Projektergebnisse eröffnen neue Wege für die Resistenzzüchtung und wurden in Teilen über die Projektträgerdatenbank der BLE öffentlich zugänglich gemacht. Aufgrund der genetischen Komplexität der Kartoffel sind resistente Sorten jedoch erst in einem Jahrzehnt auf dem Markt zu erwarten.
Das Konsortium bestand aus der EUROPLANT Innovation GmbH & Co. KG, dem Julius Kühn-Institut (Institut für Resistenzforschung und Stresstoleranz), der Universität Münster - Institut für Biologie und Biotechnologie der Pflanzen, und dem Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie - Functional and Applied Genomics.
Deutschlands Hopfenanbau für die Zukunft sichern
Deutschland ist der größte Hopfenproduzent weltweit und weist dadurch eine herausragende Stellung in der globalen Hopfenproduktion auf. Den Ertrag und die Qualität der Pflanzen und somit die Zukunft des deutschen Hopfenanbaus zu sichern, ist von entscheidender wirtschaftlicher Bedeutung. Im Projekt HopfenViroid wurde das Citrus Bark Cracking Viroid (CBCVd) auf sein Schadpotential hin untersucht und verbesserte Diagnosemethoden entwickelt, um Grundlagen für effektive Gegenmaßnahmen im Hopfenanbau (© Dr. Michael Helmut Hagemann) zu schaffen. Das CBCVd löst schwere Stauchungserkrankungen an Hopfenpflanzen aus, wodurch befallene Pflanzen nach zwei bis drei Jahren nicht mehr ausreichend Ertrag produzieren und absterben.
Die Untersuchungen zeigten, dass höhere Temperaturen die Symptome einer CBCVd‑Infektion verstärken können, was vor allem vor dem Hintergrund des Klimawandels eine enorme Relevanz hat. Außerdem konnte der Nachweis erbracht werden, dass der internationale Fruchthandel potentiell zur Einschleppung von Viroiden beiträgt. Des Weiteren wurden zwei molekulare Nachweismethoden zur Diagnose von CBCVd validiert und überarbeitet. Um die Viroidbelastung in den Ernteresten der Hopfenpflanzen zu minimieren, stellten sich die Kompostierung und Fermentation der Pflanzenreste als effektive Methode heraus. Insgesamt bilden die Ergebnisse eine stabile Grundlage für die Entwicklung effektiver Managementstrategien, um Viroidinfektionen zu bekämpfen.
Das Projekt wurde von der Universität Hohenheim, dem Julius Kühn-Institut (Institut für Epidemiologie und Pathogendiagnostik und Institut für nationale und internationale Angelegenheiten der Pflanzengesundheit) sowie der Hopfenverwertungsgenossenschaft e.G. durchgeführt.
Bedrohung der Weinrebe: Goldgelbe Vergilbung
Flavescence Dorée (FD), die Goldgelbe Vergilbung, ist eine bakterielle Rebenerkrankung und breitet sich von Südeuropa Richtung Norden aus. In Deutschland ist die Krankheit bislang nicht aufgetreten, jedoch wurde das übertragende Insekt, die amerikanische Rebzikade, 2024 in Deutschland gesichtet. Das FD-Pathogen kommt natürlicherweise in heimischen Erlen vor und kann in seltenen Fällen von Erlen-Zikaden auf Wein übertragen werden, weshalb Erlenstandorte für benachbarte Weinberge eine große Gefahr darstellen können. Das frühzeitige Beobachten der meldepflichtigen Erkrankung und die Abgrenzung von anderen Phytoplasmosen (© JKI, X. Zheng) ist zwingend notwendig, um Maßnahmen gegen die Ausbreitung von FD ergreifen zu können.
Das Vorhaben PhytoMo setzte hier auf die Entwicklung von frühzeitigen Monitoringverfahren. Hierzu wurden Methoden der Fern- und Naherkundung für das Monitoring erprobt, um die visuelle Beobachtung zu unterstützen. Mit Hilfe von Maschinellem Lernen wurden in den Aufnahmen krankheitsspezifische, spektrale Signaturen definiert und ein optisches Sensorsystem erstellt. Das Multisensorsystem, die Phenoboxx, besteht aus zwei Kameras und einem GPS Sensor. Die Phenoboxx wurde auf einem Trägerfahrzeug, einem Quad, angebracht (PHENOquad; © JKI, J. Fuchs). Verschiedene Messkampagnen zur Naherkundung wurden in Deutschland und für FD auf befallenen Flächen gesondert in Italien durchgeführt. Darüber hinaus wurde eine Risikokarte für den FD-Befall in Baden-Württemberg erstellt. Die Identifizierung potentieller Erlenstandorte erfolgte auf Basis von Geodaten. Diese Risikokarte ist über https://phytomo-bw.agroscience.de/ kostenlos zugänglich und erleichtert in Baden-Württemberg das flächige Monitoring auf die besonders gefährdeten Ertragsanlagen.
Der Verbund bestand aus dem Julius Kühn-Institut (Institut für Rebenzüchtung und Institut für Pflanzenschutz in Obst- und Weinbau), Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung, der Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn - Institut für Geodäsie und Geoinformation, der RLP AgroScience GmbH und Staatlichen Lehr- und Versuchsanstalt für Wein- und Obstbau.
Innovationsförderung für die Pflanzengesundheit
2019 wurde vom Projektträger BLE im Auftrag des BMEL die Bekanntmachung über die „Förderung von Innovationen zur Vermeidung der Ein- und Verschleppung von geregelten und neuen Schadorganismen an Pflanzen – Pflanzengesundheit – “ veröffentlicht. In 18 aus der Bekanntmachung hervorgegangenen Projekten mit Wirtschafts- und Wissenschaftspartnern wurden und werden drängende Herausforderungen in der Pflanzengesundheit (u. a. Entwicklung von Überwachungs-/Monitoringverfahren, Diagnostik, Risikoanalysen, Vorsorge- und Behandlungsverfahren) adressiert.
Hintergrund
Die Generalversammlung der Vereinten Nationen hat den 12. Mai zum Internationalen Tag der Pflanzengesundheit erklärt, um das Bewusstsein für die Pflanzengesundheit zu stärken. Der weltweite Handel mit Pflanzen, Tourismus aber auch der Klimawandel stellen Risiken für die Gesundheit von Kulturpflanzen dar. Weltweit sind deshalb vorbeugende Maßnahmen zur Verhinderung vom Ein- und Verschleppen von nicht-heimischen Schaderregern wichtig. Die Projektförderung soll mit Innovationen dazu beitragen, geeignete Maßnahmen und Strategien für den Erhalt der Pflanzengesundheit zu entwickeln.
