Europäische Nutzpflanzen und Biodiversität vor neuen Krankheiten und Schädlingen schützen
Gebietsfremde Pathogene und Schädlinge haben katastrophale Auswirkungen auf Nutzpflanzen und Wälder, die nicht nur die Lebensmittelsicherheit und die Lebensgrundlagen vieler Menschen, sondern auch die Biodiversität und Ökosystemleistungen bedrohen. Das EU-finanzierte EMPHASIS-Projekt diente als breit gefächerter Ansatz, um die Bedrohung durch invasive, gebietsfremde Schädlinge und heimische Pathogene zu erkennen und zu verhindern. „Zusammen mit dem Klimawandel hat der weltweite Handel reale Auswirkungen auf die Wanderung von Schädlingen, Pilzen, Bakterien und Insekten, die durch Pflanz- und Saatgut fortwährend nach Europa kommen“, so Projektkoordinatorin Maria Lodovica Gullino, Leiterin des Kompetenzzentrums für agrarökologische Innovation (AGROINNOVA) an der Universität Turin in Italien. „Es ist wichtig, dass gute Instrumente und Modelle zur Risikoanalye zur Verfügung stehen, um zu verstehen, welche Nutzpflanzen in Europa am stärksten gefährdet sind und durch welche Pathogene sie bedroht sind“, so Gullino. Es wurden epidemiologische Modelle eingerichtet und bestehende Modelle erweitert, um das Auftreten neuer Pathogene insbesondere für fremde Arten, die nur schwer im Voraus erkennbar sind, vorhersagen zu können. Es wurden außerdem Präventiv- und Schutzinstrumente entwickelt, durch die der Einsatz von Pestiziden im Einklang mit den Umweltschutzvorschriften der EU gesenkt werden kann. Diagnostische Instrumente Um bestimmte Pathogene durch DNS-Amplifikation zu erkennen, wurden diagnostische Instrumente für den Einsatz auf molekularer Ebene entwickelt, die auf der Methode Schleifen-vermittelte isothermale DNS-Amplifikation (loop-mediated isothermal amplification, LAMP) basieren. „Das molekularbasierte System ist sehr einfach in der Handhabung. Es ermöglicht die schnelle DNS-Extraktion direkt vor Ort und liefert die Ergebnisse in nur wenigen Minuten“, sagt Gullino und fügt hinzu: „Diese diagnostische Methode wurde für viele verschiedene Pathogene entwickelt, und inzwischen sind bereits Tests im Handel erhältlich und bei Fachleuten im Feld im Einsatz.“ Verzögerungen, die sonst durch die Wartezeit auf die Ergebnisse aus Laborkulturen auftreten, können damit deutlich reduziert werden. „Mit Instrumenten zur Schnellerkennung, wie insbesondere molekularen Werkzeugen, wird daraus eine Präventionsmethode, da man das Pathogen sehr schnell erkennen und dadurch die Anzahl späterer direkter Eingriffe verringern kann“, merkt sie an. „Das LAMP-basierte System wurde im Rahmen des Projekts in verschiedenen Feldversuchen auf unterschiedliche Pathogene erweitert, die sich auf Gemüse, Getreide und Forsterzeugnisse auswirken“, so Gullino. Dazu zählen etwa der Schwarzrost bei Weizen, falscher Mehltau bei Basilikum, Wurzelhals- und Stängelfäule bei Raps und verschiedene weitere Arten. Signalpflanzen „Daneben setzten wir auch sogenannte Signalpflanzen ein, d. h. spezielle Pflanzen, die sehr schnell befallen werden und daher zur raschen Erkennung vieler neu auftretender Pathogene eingesetzt werden können.“ Das ist ein einfaches System, bei dem Pflanzen oder Parzellen, resistente oder anfällige Sorten und behandelte oder unbehandelte Kulturen als Frühwarnsystem eingesetzt werden. Zudem kann es auch dazu dienen, den richtigen Zeitpunkt für den ersten Einsatz von Spritzmitteln zu ermitteln und so die Übernutzung von Pestiziden einzuschränken. Eine weitere nicht zielspezifische Überwachungsmethode war zum Beispiel die Analyse von gefangenen Pilzsporen und Insekten. Es wurde eine Metastrichkodierung-Identifikationsmethode entwickelt, die auf DNS-Sequenzierungstechnologien mit hohem Durchsatz basierte. Damit war es möglich, die Proben aus der Sporenfalle auf Pilzerreger zu kontrollieren und Klebefallen zu überwachen, um einen möglichen Anstieg der invasiven Insekten zu erkennen. Zu den weiteren Präventivmethoden im Rahmen des Projekts zählten u. a. die Behandlung von Saatgut, die Verwendung von Spezialkompost zur Verbesserung der Pflanzengesundheit und Krankheitsresistenz, Böden mit Mikroorganismen, die das Wachstum bodenbürtiger Krankheiten eindämmen, sowie integrierte Pflanzenschutzsysteme. Es wurden Bauernverbände einbezogen und Experimente auf Ebene landwirtschaftlicher Betriebe durchgeführt. „Das fördert die Prävention und Bewusstseinsbildung und trägt außerdem dazu bei, dass die neu entwickelten Technologien und Bewirtschaftungsmethoden bei mehr Landwirten zum Einsatz kommen“, so Gullino.
Schlüsselbegriffe
EMPHASIS, Nutzpflanzen, Forstwirtschaft, Umwelt, Klimawandel, Saatgut, Schädlinge, Schädlingsbekämpfungsmittel, Pestizide, DNS-Sequenzierung, Pilze, Boden, Pflanzenpathogene, Handel, Landwirte, DNA-Barcoding