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Von der Genomik bis zum Satellitenbild: Hochtechnologieforschung geht gegen fremde Schädlinge in Europa vor

Vor dem Ausbruch des Olivenbaumsterbens in Apulien war das Bakterium Xylella (Xylella fastidiosa, Feuerbakterium) in Europa noch nie nachgewiesen worden. Die Forschenden des POnTE-Projekts haben Überwachungs- und Präventionsprogramme optimiert, um künftig aufkommende landwirtschaftliche Krankheiten zu bewältigen.

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Stark-Statistiken spiegeln die Schwere der Auswirkungen von Pflanzenerregern auf den landwirtschaftlichen Ertrag wider. Laut Forschungsstatistiken des EU-finanzierten Projekts POnTE könnten Olivenbauern aufgrund des Bakteriums Xylella über einen Zeitraum von 50 Jahren Produktionsausfälle von bis zu 7,5 Milliarden Euro verzeichnen.

Italiens Olivenbäume: die erste große Forschungsrettungsmission

Donato Boscia, Projektkoordinator von POnTE und Leiter der operativen Einheit des Nationalen Forschungsrats in Bari, Italien, beschreibt die Situation zu Beginn des Projekts im Jahr 2015. „Nach dem ersten Nachweis von Xylella im Jahr 2013 und mehreren vereinzelten Ausbrüchen in Italien, Frankreich, Spanien und Portugal hat POnTE durch die Entwicklung von Instrumenten und Protokollen zum effizienten Nachweis des Bakteriums zur Sensibilisierung und Überwachung der Krankheit beigetragen.“ „In Genomstudien wurden die ungefähre Zeit und der ungefähre Weg der Einschleppung von Xylella-Stämmen in Europa festgelegt. Dies sind alle Informationen, die erforderlich sind, um das Risiko einer weiteren Einschleppung zu verringern“, betont Boscia. Umfangreiche Transkriptomanalysen und die Identifizierung möglicher differentiell exprimierter Gene geben Aufschluss über die Reaktion der Wirtspflanzen und mögliche Resistenzpfade. Die Suche nach Quellen für eine weiterentwickelte Resistenz gegen Xylella hat vorläufig ermutigende Ergebnisse und die Identifizierung resistenter und/oder toleranter Olivensorten ergeben. Die Wiesenschaumzikade ist der Haupt(über)träger dieses Bakteriums. POnTE hat die relevantesten Träger in der EU und ihre bevorzugten Wirtspflanzen in vielen Nutzpflanzen identifiziert, indem die Rückfangmethode verwendet wurde, um ihre potenzielle natürliche Ausbreitung zu verfolgen. Die Daten unterstützten die Gestaltung gezielter Schaumzikade-Studien, Feldversuche zur Kontrolle von Trägerpopulationen und die Entwicklung wichtiger Modelle für die Ausbreitung auf kurze Distanz. Die prävisuelle Identifizierung von Xylella-infizierten Olivenbäumen aus der Luft wurde mithilfe hochauflösender hyperspektraler und thermischer Bilder erreicht. Wichtig war, dass Indikatoren für die frühe und/oder asymptomatische Erkennung einer Xylella-Infektion entwickelt wurden, um eine Methode zur automatischen Klassifizierung der Schwere der Erkrankung über große Gebiete zu erhalten.

Ausweitung des Forschungsnetzes auf andere bedrohte Nutzpflanzen und Ökosysteme

Andere Schädlinge wie Candidatus Liberibacter solanacearum, kurz CaLsol, der Gemüsepflanzen befällt, und Hymenoscyphus fraxineus (Falsches Weißes Stängelbecherchen), ein Pilz, der in Europas Wäldern für das Eschentriebsterben verantwortlich ist, haben die Aufmerksamkeit von POnTE-Forschenden auf sich gezogen. Mit demselben multidisziplinären Ansatz sollten die biologischen Aspekte der Schädlinge charakterisiert und Strategien zur Eindämmung ihrer Ausbreitung auf dem EU-Gebiet vorgeschlagen werden. Die Charakterisierung der Haplotypen verschiedener CaLsol-infizierter Proben aus Europa und anderen Mittelmeerländern ermöglichte die Darstellung einer Karte ihrer geografischen Verbreitung. Haplotypen, die von einem einzigen Chromosom geerbt wurden, sind wichtige Indikatoren für Abstammung und Mutation, die zurückverfolgt werden können, um die Ausbreitung von Erregern und ihre Entwicklung mitzuverfolgen. Es wurden automatisierte Fallen entwickelt, die Bilder des CaLsol-Trägers, einer springenden Pflanzenlaus (der Psyllidae-Familie), erfassen und an einen Fernserver senden. Das Fütterungsverhalten der springenden Pflanzenlaus wurde ebenfalls unter Verwendung der EPG-Technik (Electrical Penetration Graph) untersucht und mit der Übertragung der CaLsol-Krankheit korreliert.

Auswirkungen auf die Landwirtschaft und zukünftige Forschung

Boscia fasst zusammen und konzentriert sich auf die wirtschaftliche Gesundheit der EU-Landwirtschaft sowie auf den Lebensunterhalt der Landwirte in Europa: „POnTE-Daten und ihre Verbreitung werden sicherlich bei der künftigen Bewältigung dieser pflanzengesundheitlichen Notfälle eine große Hilfe sein. Außerdem wurde infolgedessen die Öffentlichkeit darauf aufmerksam gemacht.“ Der Forschungsaufwand wird mit POnTE nicht enden, da das ergänzende Projekt XF-ACTORS fortgesetzt wird. Verbesserte Überwachungs- und Präventionsprogramme, die derzeit entwickelt werden, werden nachhaltig sein und mit landwirtschaftlichen Praktiken zur Bekämpfung neuer und alter fremder Schädlinge in Europa nebeneinander bestehen.

Schlüsselbegriffe

POnTE, Xylella, Olive, Bakterium, CaLsol, Resistenz, Pflanzenerreger, Candidatus Liberibacter solanacearum, XF-ACTORS

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