Auf der Suche nach Kartoffelfäule in Europa

EuroBlight untersucht kontinuierlich die weitere Entwicklung der europäischen Population des Kartoffel-Krautfäuleerregers und berichtet nun über die Ergebnisse für 2017. Fast 1500 Proben wurden in der letzten Vegetationsphasen aus 16 Ländern genotypisiert.

Vorläufige Schlussfolgerungen:

Die Dominanz einiger Klone in den europäischen Kulturen zeigt, dass es Herausforderungen für die EU-Landwirte/ -industriemanagementunternehmen gibt
Neue Klone (EU_36_A2, EU_37_A2 und EU_41) verbreiten sich 2017 weiter und verdrängen andere Populationen
Viel Primärimpfstoffkultur wird lokal erzeugt und verbreitet. Ein besseres Management der Impfstoffkulturquellen würde dem Management helfen
Die Genotypgruppe "andere" ist sehr vielfältig, kurzlebig und höchstwahrscheinlich das Ergebnis der sexuellen Oosporenkeimung
Eine hohe genetische Diversität erhöht das Risiko von Schädlingsmanagement-Problemen aufgrund einer größeren Wahrscheinlichkeit, dass Pathogen-Typen eine Virulenz gegenüber neuen Gastresistenz-Genen entwickeln und eine verringerte Empfindlichkeit gegenüber spezifischen Fungizid-Wirkstoffen
Phänotypische Merkmale bestehender und neuer Genotypen werden weiterhin im ERA-NET-Projekt (IPMBlight2.0) und von anderen EU-Forschungsteams untersucht

Was gibt es Neues?
Etwa 75% der Proben gehörten zu definierten klonalen Abstammungen, die schon in früheren Saisons erfasst wurden. Einige Klone sind weit verbreitet und in Europa seit mehr als einem Jahrzehnt vorhanden, aber drei aufstrebende Klone (EU_37_A2, EU_36_A2 und EU_41) erhöhten ihre kombinierte Häufigkeit von 10% im Jahr 2016 auf 28% der Popularität im Jahr 2017. Im selben Zeitraum sank Genotyp 13_A2 von über 30% auf weniger als 20% in der Grundgesamtheit. Ein Viertel der Population, hauptsächlich aus dem nordischen Teil Europas, bestand aus kurzlebigen, genetisch diversifizierten Isolaten, die mit der Oospore-getragenen Impfstoffkultur übereinstimmten. Ein eindeutiges regionales Muster in der Dominanz von Klonen gegenüber sexuellen Rekombinanten wurde in ganz Europa beobachtet. Einige Implikationen dieser Verschiebungen und laufenden Veränderungen werden diskutiert.

Wie haben wir es gemacht?
Seit des Erscheinens im 19. Jahrhundert ist Phytophthora infestans, die Ursache der Kraut- und Knollenfäule, eine ernsthafte Bedrohung für die europäische Kartoffelproduktion. Obwohl wir jetzt besser dafür gerüstet sind, die Krankheit zu bekämpfen als in der Vergangenheit, stellen die entwickelnden Pathogenpopulationen weiterhin integrierte Managementpraktiken in Frage. Schnelle Veränderungen in P. infestans Populationen, die in Europa, Amerika und Asien zu Kraut- und Knollenfäule führen, einschließlich der Entstehung von Stämmen mit erhöhter Aggressivität oder reduzierter Fungizidsensitivität, wurden beobachtet. Tatsächlich beeinflussen die Veränderungen in P. infestans Populationen direkt die Entwicklung und den Einsatz von resistenten Sorten, die Leistung von Krankheitswarnsystemen und die Wirksamkeit von Pflanzenschutzmitteln.

Daher hat das EuroBlight-Konsortium auf der Tagung im Jahr 2013 ein koordiniertes und kontinuierliches Monitoring von Krankheitserregern vorgeschlagen, das nun als EU-weite Überwachung unter Einbeziehung aller Interessengruppen durchgeführt wird. Wir überwachen weiterhin Populationen und charakterisieren die angreifenden Genotypen, um die IPM-Strategien zu optimieren, wie es die EU-Richtlinie 2009/128/EC zur nachhaltigen Nutzung von Pflanzenschutzmitteln vorschreibt.

Wie in den vergangenen Jahren wurden "FTA-Karten" an krankheitsorientierte "Kundschafter" in der gesamten Branche verteilt, die sich die mit Knollenfäule infizierte Feldfrüchte anschauten. Kranke Blätter wurden auf die Karten gepresst und an die Labore zurückgeschickt, wo die Pathogen-DNA im James Hutton Institute und INRA Rennes bereits abgedruckt wurde. Die DNA-Fingerabdruckdaten definieren die klonalen Abstammungen des Pathogens und werden mit Geo-Lokalisierungsdaten kombiniert, um die Diversität in Europa darzustellen. Der Krankheitsdruck im Jahr 2017 war niedriger als im Jahr 2016, was die Häufigkeit und Verteilung der Stichproben leicht reduzierte.

Rund 1500 Proben wurden von mehr als 20 Partnern in 16 europäischen Ländern gesammelt. Wie in den Vorjahren sind auch die Saisondaten der AHDB Potatoes ‘Fight Against Blight’ von Kulturen in Großbritannien (GB) enthalten. Mit inbegriffen sind auch Daten von Partnern im IPMBlight2.0-Projekt, das ebenfalls pathogene Phänotypdaten zur Unterstützung von IPM-Strategien generiert. Die kombinierten Daten von 2013-2017 umfassen nun mehr als 6347 Proben aus 34 Ländern. Mit Unterstützung internationaler Konzerne wurden auch Daten für Teile Asiens, Südamerikas und Nordafrikas erfasst.

Was wir herausgefunden haben?
In den letzten fünf Jahren bestanden 60-79% der Grundgesamtheit aus bekannten klonalen Abstammungen, die in jeder Jahreszeit wiederkehren. Bei den übrigen Proben handelte es sich um neuartige, genetisch unterschiedliche Genotypen, die meist an einem einzigen Ort in einer Saison gefunden und in einer Kategorie mit der Bezeichnung "Sonstige" zusammengefasst wurden.

Der Klon EU_13_A2 (blue-13) ist im Jahr 2017 von 31% der Proben auf 19% zurückgegangen, was zum ersten Mal niedriger war als die von EU_6_A1 (23%). Die weltweite Verbreitung des aggressiven Klons EU_13_A2 und seine Resistenz gegenüber Metalaxyl beeinträchtigt weiterhin die Wirksamkeit des Managements in Europa, Teilen Asiens und Nordafrikas, was den Bedarf an Pathogen-Daten verstärkt, um die besten Praktiken des IPM zu unterstützen. Die Häufigkeit von EU_6_A1 war stabil, aber dieser Klon blieb in GB, Frankreich und einer einzigen Probe aus Belgien lokalisiert. Die Häufigkeit von EU_1_A1 sank weiter von 4,5 auf 2,2% der Bevölkerung und wurde in den gleichen Ländern wie EU_6_A1 gefunden.

Drei neue Klone verdrängten die oben genannten Genotypen und vergrößerten ihr Verbreitungsgebiet im Jahr 2017. EU_36_A2 wurde erstmals in den Kartoffelmehlgebieten in Deutschland und den Niederlanden in den Jahren 2014 und 2015 mit niedrigen Häufigkeiten erprobt. In den Jahren 2016 und 2017 stieg die Befallsrate der Population von 3,7 auf 8,8 % und breitete sich über die Niederlande in Belgien, Großbritannien, Dänemark und Polen aus. Der Genotyp EU_37_A2 wurde 2013 erstmals in Noordoostpolder in den Niederlanden nachgewiesen und blieb 2014 und 2015 in geringer Häufigkeit lokal.

Die Population, welche im Jahr 2016 erprobt wurde, stieg auf 5,5% an und erreichte im Jahr 2017 14,4%. Auch etablierte es sich in England, Belgien und Nordfrankreich. Der dritte aufkommende Genotyp ist ein Klon namens EU_41, der erstmals 2013 in Dänemark wahrgenommen wurde. Dieser hat sich mittlerweile etabliert und macht 4,5% der Population von 2017 aus. Er breitete sich auch im Süden von Norwegen und in Schweden aus. Auch im Norden von Polen wurde er gefunden und zwar breitet er sich in der Luft aus.
Der Paarungstest von EU_41 steht noch aus. Das Überleben und die Ausbreitung dieser Klone weißt daraufhin, dass sie entwicklungsfähig sind und Herausforderungen für die Krankheitskontrollen darstellen könne, während sich andere langsam etablieren bzw. es gar nicht schaffen. Die Universität Wageningen berichtet im Jahr 2017 über eine verminderte Empfindlichkeit gegenüber Fluazinam in EU_37_A2, was Auswirkungen auf die Managementpraktiken hat. Es gibt jedoch noch keine Information über die Empfindlichkeit der anderen Klone gegenüber fungiziden Wirkstoffen.

. The survival and spread of these clones, when others are decreasing or have failed to establish, suggests they are evolutionarily fit and may pose challenges to disease control.

Schließlich umfassten die genetisch unterschiedlichen 'anderen' Proben 25% der Grundgesamtheit und sind am häufigsten im Osten und Nordosten Europas zu finden. Im Gegensatz zu einigen Klonen sind die Eigenschaften der 'anderen' Isolate und anderer Klone noch nicht bekannt. Das IPMBlight2.0-Projekt (http://euroblight.net/research-projects/ipmblight20) hat jedoch eine detaillierte Studie über die Eigenschaften klonaler und sexuell rekombinanter Isolate begonnen, um das Management und die Prognose von Kraut- und Knollenfäule zu verbessern.

Die genetische Vielfalt der Population im Jahr 2017 kann mithilfe eines Analysetools (poppr 2.0) visualisiert werden, das an die EuroBlight-Erregerdatenbank gekoppelt ist. Das Minimum-Netzwerk, welches generationsübergreifend ist, zeigt die Populationsstruktur 2017, nur die identifizierten Klone eingeschlossen. Es wurde erhebliche subklonale Diversität bei der 13 Jahre alten EU_13_A2-Abstammungen beobachtet im Vergleich zu den 'jüngeren' Klonen. 'Andere' Isolate (nicht gezeigt) sind genetisch verschieden und über das gesamte Netzwerk verteilt. Derzeit wird eine detaillierte Analyse durchgeführt, um den populationswandel mithilfe dieser Tools zu untersuchen.

Das EuroBlight-Modell zur Verfolgung von Krankheitserregern ist ein schneller, kostengünstiger und koordinierter Ansatz zum Verständnis der Pathogenentwicklung auf europäischer Ebene. Daten über die dominanten Klone wurden an Bauer, Berater, Züchter und agrochemische Unternehmen weitergegeben, um praktische Managementberatung zu geben und längerfristige Strategien zu gestalten. Die Daten bieten eine frühe Warnung vor der Häufigkeit und Verbreitung neuartiger Klone, wodurch es möglich ist, dass die Industrie rechtzeitig reagiert.

Das EuroBlight-Netzwerk vereinheitlicht weiterhin die Methoden mit anderen Netzwerken in Nord- und Südamerika und Asien und ermutigt die fortlaufende Zusammenarbeit zwischen den Gruppen, die sich mit der Bekämpfung von Kraut- und Knollenfäule befassen, um die Datenbank und Werkzeuge für ein verbessertes Bewusstsein und Schädlingsmanagement auf globaler Ebene zu nutzen. Wir werden das Projekt im Jahr 2018 fortsetzen, also bitte kontaktieren Sie das Projektteam, wenn weitere Informationen erwünscht sind. Wir danken allen Partnern, die zur Finanzierung und Datenerhebung beigetragen haben.

Für weitere Informationen:
Jens G. Hansen & Poul Lassen
Aarhus University
Email: jensg.hansen@agro.au.dk

Geert Kessel
Wageningen University and Research Centre
Email: geert.kessel@wur.nl

David Cooke
James Hutton Institute, Dundee
Email: david.cooke@hutton.ac.uk

Didier Andrivon, Roselyne Corbiere
Email: Didier.Andrivon@.inra.fr