17.01.2012

Forschung Kartoffel

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Kraut- und Knollenfäule bei Kartoffeln

Strategien gegen einen trickreichen Erreger

Phytophthora infestans, der Erreger der Kraut- und Knollenfäule, zählt zu den wichtigsten Kartoffelkrankheiten. Der kleine Pilz verursacht Ernteverluste von jährlich drei Milliarden Euro. Die Züchtung widerstandsfähiger Sorten hat bisher keinen dauerhaften Erfolg gebracht, weil der Erreger eingezüchtete Resistenzen immer wieder durchbricht. Eine gentechnisch veränderte Kartoffel, die zwei Resistenz-Gene aus Wildkartoffeln enthält, wurde seit 2006 an verschiedenen Standorten in Europa getestet. Ende Oktober 2011 beantragte BASF Plant Science die EU-Zulassung für diese Kartoffel (Markenname Fortuna). Mit der Verlagerung von BASF Plant Science aus Deutschland in die USA im Januar 2012, wird eine Markteinführung der Fortuna-Kartoffel in Europa aber nicht mehr angestrebt.

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 wird und rassenunspezifisch wirkt. 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. Das Hauptproblem liegt auch hier in der extremen Wandlungsfähigkeit des Erregers, so dass es nicht ausreicht, nur ein einzelnes für Pilzresistenz verantwortliches Gen zu übertragen.

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 gentechnisch veränderten Kartoffeln mit dem Markennamen Fortuna in Gewächshausversuchen erfolgreich auf ihre Widerstandsfähigkeit hin getestet wurden, fanden seit 2006 in Schweden, den Niederlanden, Großbritannien, Deutschland und Irland Freilandversuche statt. 2011 beantragte BASF Plant Science die Zulassung der Fortuna-Kartoffel sowohl für den Anbau als auch für eine Verwendung als Lebens- und Futtermittel bei der zuständigen EU-Behörde. Im Januar 2012 zog sich der Konzern allerdings mit seinen Aktivitäten im Bereich der Biotechnologie aus Europa zurück und verlagerte BASF Plant Science aus Deutschland in die USA. Eine Markteinführung der Fortuna-Kartoffel wird in Europa nicht mehr angestrebt.

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. Chitinase oder Glukanase
• 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

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