Feuerbrand Forschungsprojekte 2011 - AGES

Institut für Pflanzengesundheit
Forschungsprojekte Österreich
Aktuelle Forschungsprojekte zum Thema Feuerbrand mit Beteiligung der AGES
Stand Nov. 2011
Erforschung alternativer Strategien zur langfristigen Eindämmung von Feuerbrand ohne
Antibiotika im Obstbau (AGES, AIT Seibersdorf),
Bund-Bundesländer Kooperation
AGES, AIT Seibersdorf
Laufzeit: 2009-2011
No. 100448, www.dafne.at
Es wurde eine sensitive Methodik entwickelt um erstmalig während der Feuerbrandblüteninfektion die
Auswirkung einer pH-Wert-Absenkung auf die Virulenz von E. amylovora und gleichzeitig das
Abwehrverhalten der Wirtspflanze zu studieren. Für die Untersuchung der bakteriellen Virulenz wurden
quantitative Real-Time-PCR-Protokolle von hrpL und hrpA, zwei essentielle Gene für die Pathogenität des
Erregers, entwickelt und optimiert. Das zeitliche Profil der Virulenzgen-Expression zeigte 24 - 48 Stunden
nach der Inokulation ein Maximum, was für die größte Infektionsgefahr zu dieser Zeit spricht. Die Pflanze
zeigte dagegen eine verspätete Reaktion bei 72 Stunden nach Inokulation, wenn die bakterielle Aktivität
bereits abnahm. Für die ausführliche Analyse der Pflanzenabwehr und -stressreaktion während der
Feuerbrandinfektion auf der Blüte wurden Microarray-Analysen durchgeführt. Eine erste Auswertung
deutet einen positiven Einfluss von saurem pH-Wert auf die Abwehrreaktion der Pflanze an.
In einem weiteren Arbeitspaket wurde die Einschätzung eines möglichen vom Boden ausgehenden
Feuerbrand-Infektionsrisikos bearbeitet. Es wurde untersucht, wie lange Feuerbrandbakterien in
Wurzelresten von wegen Feuerbrandbefalls gerodeten Bäumen bzw. im Boden überleben können und ob
dies eine Infektionsquelle für neue Pflanzungen darstellt.
Es gibt zwei mögliche Infektionswege der Wurzeln:
• Infektionen durch Feuerbrandinokolum im Boden: Untersuchungen mit künstlichen Inokulationen
von Kernobstsämlingen haben gezeigt, dass Bakterien über Verletzungen in die Wurzeln
eindringen können und zu Feuerbrandinfektionen führen. Es wird daher empfohlen, eine
Wartezeit bis zum Abbau der Bakterien einzuhalten und diese bei Nachpflanzungen abzuwarten.
• 2. Infektionen durch Wurzelkontakt mit im Boden zurückbleibenden befallenen Wurzelresten
(Wurzelverwachsungen): Es konnte in Versuchen in Quarantäne-Glashauskabinen gezeigt
werden, dass über diesen Weg kein Infektionsrisiko besteht
Entwicklung von 3-Deoxyflavonoid-basierten Erwinia-Bakteriziden und eines Systems zum
Bienen-Erwinia-Monitoring“
Finanzierung: Bund-Bundesländer-Kooperation
Laufzeit: 2009-2011
No. 100404, www.dafne.at
Erwinia-Bakterizide
Insgesamt wurden mehr als 30 verschiedene Substanzen auf ihre Wirkung gegen den Feuerbranderreger
Erwinia amylovora untersucht. Als Testsysteme dienten wahlweise (i) Hemmtests in Flüssigkulturen;
„Küvettentest“, (ii) Einzelblüten-Inokulations-Tests und (iii) Freilandtests an künstlich infizierten
Apfelbäumen. Der Wirkstoff Juglon zeigte in Flüssigkulturen einen vergleichbaren Wirkungsgrad wie
Streptomycin. Darauf aufbauende Versuche im Freiland haben diese Ergebnisse an einem Standort
bestätigt. Verschiedene 3-Deoxyflavonoide wurden im Labormaßstab als Rohfraktionen synthetisiert.
Einzelblütentests - als eine erste Teststufe vor Freilandversuchen zur Obstblüte - wurden etabliert. Dabei
zeigten sich Wirkungsgrade von 77 - 87 %. In Küvettentests im Labor konnte eine minimale
Hemmkonzentration von 1 mM festgestellt werden. Eine der vielversprechenden synthetisierten
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Substanzen wurde 2011 im Freilandversuch getestet, es zeigte sich eine mittlere Wirksamkeit,
Optimierungen laufen.
Bienen-Erwinia-Monitoring (BEM)
Das Bienen-Erwinia-Monitoring soll Bienen als Mittel zur Feststellung eines E. amylovora-Inokulums
nutzen.
In am Flugloch montierte Röhrenkollektoren wurden in einem ersten Versuch verschiedene
Trägermaterialien sowie Pollenfallen zur Gewinnung von Pollenhöschen getestet. Mittels rt-PCR erfolgte
der Test auf ein Vorkommen von E. amylovora bzw. Pantoea agglomerans. Das auf Blüten häufig
vorkommende Bakterium P. agglomerans sollte als Indikatororganismus auch bei fehlendem
Feuerbrandnachweis eine Beurteilung dieses Monitoringsystems ermöglichen.
Mit dem getesteten System eines bienengestützten Monitorings war es möglich, das Vorkommen des
Feuerbranderregers Erwinia amylovora im Sammelgebiet der Bienenvölker nachzuweisen. Die
eingesetzten Klarsichthüllen erwiesen sich dabei als am besten geeignet.
Der Freilandversuche 2011 an vier Standorten in der Steiermark und Vorarlberg als Praxistests mit
Kollektoren und Pollenfallen verliefen ohne Probleme für Bienenvölker. Unterschiedliche Beuten- und
Aufstellungsarten erforderten Anpassungen bei der Montage der Röhrenkollektoren. Das Bienen-Erwinia-
Monitoring lieferte Daten zum räumlichen und zeitlichen Vorkommen von E. amylovora im Flugkreis der
Bienen. Parallel zu diesen Versuchen wurden Blüten der Obstanlagen auf das Vorhandensein von E.
amylovora untersucht. Die Untersuchung der Folien lieferte im Beobachtungsgebiet früher positive
Signale für ein E. amylovora - Vorkommen als die Blütenproben. Die Einbindung von BEM in E.
amylovora- Prognose- bzw. Risikomodelle erfordert allerdings analytische Methoden, die sehr rasch
Ergebnisse liefern.
Zu diesem Zweck konnten zwei isothermale DNA-Amplifikationsmethoden für E. amylovora-DNA
entwickelt werden. Als Target wurden sowohl pEA29-Plasmid- als auch genomische Sequenzen
verwendet. Der Nachweis von Amplifikationen konnte statt mit Hilfe aufwändiger Gel-Elektrophorese-
Apparaturen mittels Farbindikator durchgeführt werden. Eine dieser Methoden, die Blue EaLAMP (loop
mediated isothermal amplification of DNA), wurde hinsichtlich ihrer Effizienz optimiert. Diese Methode
ermöglicht einen empfindlichen DNA-Nachweis des Pathogens ohne teure Laborgeräte.
Sie erlaubt den Nachweis des Bakteriums innerhalb kürzester Zeit (ca. 1 Stunde). Die Blue EaLAMP wird
nach der Optimierung mit der Probenahmestrategie mittels Bienen kombiniert.
Gemeinsam gegen Feuerbrand
Finanzierung: Interreg IV
Laufzeit: 2007-2011
www.feuerbrand-bodensee.org
Sorten
Für den Hochstammobstbau und für andere extensiv bewirtschaftete Obstbestände ist die Auswahl
robuster Sorten und Unterlagen die wichtigste Maßnahme zum Schutz vor dem aggressiven
Feuerbranderreger. Daher war das Forschen nach robusten Sorten ein zentrales Arbeitsfeld des
Projektes.
Nicht nur die Anzahl der zu empfehlenden Sorten konnte durch das Projekt deutlich erhöht werden, auch
die Sicherheit für den Anbauer, dass er mit der Sortenempfehlung auch tatsächlich robuste Sorten erhält,
ist durch die zurückliegende Arbeit erheblich gestiegen. So herrschte vor Beginn des Projektes eine große
Unsicherheit bei der Empfehlung robuster Sorten. Die Auswahl in den einzelnen Regionen war sehr
unterschiedlich, teils widersprüchlich. Nur eine kleine Auswahl von insgesamt 15 Apfel- und Birnensorten
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waren auf den Empfehlungslisten zu finden. Heute - nach Abschluss des Projektes - können 35 Apfel- und
17 Birnensorten als robust gegenüber Feuerbrand empfohlen werden.
Darunter finden sich so altbewährte Apfelsorten wie Bittenfelder Sämling, Rheinischer Bohnapfel und
Schöner aus Wiltshire oder Birnensorten wie Schweizer Wasserbirne oder Kirchensaller Mostbirne. Aber
auch weniger bekannte und in Vergessenheit geratene alte Sorten wie Borowinka, Doppelter Prinzenapfel
und Winterzitronenapfel bei den Äpfeln oder Wilde Eierbirne und Kieffers Sämling bei den Birnen können
nun beim Anbau bevorzugt werden. Damit trägt das Projekt auch zu einer größeren Sortenvielfalt im
Streuobstanbau bei. Aber auch verschiedene neuere Sorten sind robust gegenüber dem
Feuerbranderreger, so z.B. die Apfelsorten Florina, Spartan und Enterprise, sowie die Birnensorten
Harrow Sweet und Harrow Delight. Die gezielt auf Widerstandsfähigkeit gegenüber Feuerbrand
gezüchtete neue Apfelsorte Rewena gilt aktuell als die feuerbrandrobusteste Sorte überhaupt.
Einige der ausgewählten Sorten waren bisher kaum mehr in Baumschulen erhältlich. Sie werden nun
gezielt wieder vermehrt und stehen für künftige Pflanzungen zur Verfügung. Eine Empfehlungsliste
informiert detailliert über Verwendung, Reife, Anbaueignung und Ansprüche der insgesamt 54 Apfel- und
Birnensorten und erleichtert dem Nutzer die Sortenwahl.
Robuste Sorten sind allerdings nicht immun gegenüber Feuerbrandbefall und garantieren keine völlige
Befallsfreiheit. Ist der Infektionsdruck im Bestand oder in der unmittelbaren Umgebung sehr hoch, kann
auch eine robuste Sorte Triebbefall zeigen und in Einzelfällen sogar absterben. Allerdings schreitet bei
robusten Sorten der Befall langsamer voran. Damit steigen die Chancen, die Pflanze durch einen
gezielten Ausschnitt vom Feuerbrand zu befreien.
Eine Liste mit Empfehlungen feuerbrandrobuster Apfel- und Birnensorten wurde als Folder
herausgegeben.
Kulturmaßnahmen
In den Jahren 2008 bis 2011 wurden sieben Streuobst (= Feldobst) -bestände mit unterschiedlicher
Pflegeintensität in der Schweiz und Vorarlberg auf Feuerbrandbefall kontrolliert und eine Vielzahl von
Verdachtsproben und Latenzuntersuchungen (von nicht-symptomatischen Pflanzenteilen) durchgeführt.
Die Arbeiten umfassten folgende Aktivitäten:
• Blütenmonitoring als Bezugsbasis: Der Befall von Blüten gilt als wichtiger Indikator für den
Befallsausbruch bei ansteigenden Temperaturen
• Monitoring der Indikatorbäume auf Krankheitsverlauf (laufende Befallskontrolle): Die laufende
Beobachtung der ausgewählten Bäume bildet die Basis für die Schlussfolgerungen im Projekt.
• Probenahmen zu verschiedenen Zeitpunkten zur Erfassung von Latenzinfektionen: Allein in
Vorarlberg wurden 3700 Latenzproben von der AGES untersucht um sich ein Bild vom
Vorkommen des Feuerbranderregers zu machen.
Ergänzend fand ein jährliches Teammonitoring aller Beteiligten im Projektschwerpunkt Kulturmaßnahmen
statt, bei dem grenzüberschreitend ein intensiver Erfahrungsaustausch stattfand. Diese Begehungen
wurden durch Diskussionen bei mehreren Workshops in Güttingen/CH und dem jährlichen internationalen
5-Länder-Feuerbrandtreffen ergänzt.
Die vier Versuchsjahre waren verglichen mit dem Jahr 2007 schwache bis mittlere Feuerbrandjahre. Die
Nachwirkungen des starken Befalls von 2007 waren in den Folgejahren deutlich erkennbar.
Bei den Untersuchungen zur Wirksamkeit der Kulturmaßnahmen war immer wieder erkennbar, wie
entscheidend letztendlich der Witterungsverlauf und die Sorte sind. Trotz intensiver Kontrollen im Projekt
und sofortige Schnittmaßnahmen konnte der Feuerbrand in der Befallsphase während der Vegetationszeit
kaum gestoppt und schon gar nicht verhindert werden. Über die Jahre gesehen ist aber Baumschnitt und
-pflege ein wichtiges Instrument um die Bestände zu erhalten.
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Folgende Empfehlungen wurden als Ergebnisse der Untersuchungen formuliert:
Ein gut gepflegter Baumbestand (Erziehung, Schnitt, Pflanzenschutz) ist entscheidend für einen
nachhaltigen Obstbau.
1. Nur geeignete und regelmäßig angewandte Kulturmaßnahmen führen zum Erfolg.
Feuerbrandbekämpfung ist eine Daueraufgabe.
2. Kulturmaßnahmen (Rückschnitt oder Rodung) stehen in engem Zusammenhang mit der Obstart und
der Obstsorte. Nur eine ausreichende Robustheit gegenüber dem Feuerbrand führt zum gewünschten
Erfolg.
3. Hochanfällige Sorten sind schrittweise durch robuste Sorten zu ersetzen (siehe Sortenliste).
4. Jungbäume müssen zu ihrem Schutz öfter kontrolliert werden und es sind bei Befall entsprechende
Kulturmaßnahmen (Rückschnitt) zu ergreifen. Das Entfernen aller Blüten an den Leitelementen vor
dem Aufblühen, während den ersten 5 Standjahren, vermindert Infektionen am Traggerüst.
5. Großkronige Bäume erschweren Kontrolle und Kulturmaßnahmen. Es sind mittelgroßkronige, gut
durchlichtete Bäume zu erziehen. Sie erlauben eine bessere Kontrolle und ermöglichen effiziente
Kulturmaßnahmen.
6. Reine Blüteninfektionen müssen in der Regel bei Ertragsbäumen von robusten Sorten nicht entfernt
werden.
7. Bei robusten Sorten sind Kulturmaßnahmen nur bei fortschreitendem Befall notwendig. Ein
Rückschnitt ins symptomfreie Holz während der Vegetation verhindert die Bildung eines Cankers
(Überwinterungsstelle).
8. Feuerbrand ist nicht immer sichtbar. Mit Latenzbefall ist zu rechnen. Es ist nicht auszuschließen, dass
Latenzbefall bei geeigneten Bedingungen in den folgenden Jahren eine Infektionsquelle darstellt.
9. Hochanfällige, stark befallene Bäume mit fortschreitendem Befall sind schnellst möglich, spätestens
im kommenden Winter, zu roden. Sie stellen für die gesunden Bäume eine Gefahr dar.
Ziel aller Kulturmaßnahmen muss es sein, das Infektionspotential möglichst tief zu halten!
Vergleich Schweiz – Österreich
Vergleicht man die Situation in Vorarlberg und der Schweiz, so konnte bei den vergleichenden
Begehungen und Befallsdiskussionen ein höheres Infektionspotenzial in Vorarlberg festgestellt werden.
Der Grund dafür scheint die allgemein geringere Pflegeintensität, viele empfindliche Birnensorten und
eine vorsichtigere Rodungspolitik in Vorarlberg zu sein. Die Dynamik im Schweizer Obstbau und die enge
Verflechtung von Erwerbs- und Streu(Feld-)obstbau haben dort die aktive Sortenumstellung im
Streuobstbau forciert.
Erhaltung der Zitronengelben Mostbirne
Unter dem Feuerbrand leiden in Vorarlberg speziell empfindliche Birnen auf Hochstämmen, die noch
immer zu finden sind. Darunter sind einige Sorten bereits fast vollständig eliminiert worden, wie die
„Subira“, „Konstanzer Längler“ oder die „Baldschmiedler“. Die Hauptsorte „Zitronengelbe Mostbirne“, die
immer wieder stark befallen war, steht dabei auf der Kippe, d. h. die wüchsigen Jungbäume sind
weitestgehend verschwunden. Das Projekt hat aber gezeigt, dass wertvolle Altbäume durch regelmäßige
Pflege erhalten werden können.
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Wirkstoffe
Im Projekt wurden unter wissenschaftlicher Begleitung mögliche alternative Präparate zu Streptomycinhältigen
Pflanzenschutzmitteln getestet. In einem Stufenverfahren, beginnend mit einem Nährbodentest,
danach auf isolierten Blüten im Labor, wurden Wirkstoffe auf ihre Eignung zur Feuerbrandbekämpfung
getestet. Waren hier erste positive Ergebnisse zu sehen, wurden die Wirkstoffe dann im Freiland in
isolierten Anlagen geprüft.
Mittels künstlicher Inokulation wurde der Erreger in den Versuchsanlagen ausgebracht und unter realen
Bedingungen wurden die Prüfsubstanzen im Vergleich zu Streptomycinsulfat und unbehandelten Parzellen
getestet. Dabei stellte sich heraus, dass Antinfek, Chitoplant, Juglon und Bloomtime interessante
Wirkungsgrade erzielt haben. agroo-preen c1, Akasoil, Feubra PFHM 1-10, Menno-florades, Penergetic P
und saures Elektrolyse-Wasser sowie Tschüggiata zeigten keine befriedigende Wirkung und sind daher
ungeeignet zur Feuerbrandbekämpfung.
Die Wirkstoffe bzw. Produkte mit guter Wirkung müssen nun ein Zulassungsverfahren durchlaufen, in
dem Fragestellungen wie z. B. Bewertung der Toxizität, Gefährdung der Honigbienen und
Gewässerschutz beantwortet werden müssen.
Der Erfolg des gemeinsamen Projektes liegt in dem grenzüberschreitenden Zusammenarbeiten. Durch
Arbeitsteilung konnten Ressourcen der einzelnen Länder gebündelt werden und in kurzer Zeit wurden
Empfehlungen zu den geprüften Wirkstoffen erarbeitet, welche gegen das Feuerbrandbakterium eine
gute Wirkung haben. Auch begleitende Untersuchungen zur Phytotoxizität, d. h. zu möglichen
unerwünschten Begleitwirkungen auf die Pflanze, wurden angestellt und bei den zur Empfehlung
anstehenden Wirkstoffen als pflanzenverträglich eingestuft.
Freilandversuch LVZ Haidegg zur Testung von Präparaten auf ihre Wirkung gegen
Feuerbrand:
Feuerbrandbefall in der unbehandelten Kontrolle: 33 % der Blütenbüschel
Wirkungsgrade Prüfmittel: Strepto 67 %, Juglon 26 %, Vacciplant-Mycosin 65 %, Curamin+Vittafos 60 %
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