Epidemiologie des Esca-Erregers <em>Phaeomoniella chlamydospora</em> und eine neue Bekämpfungsmöglichkeit mittels eines Wundverschlusses aus elektrogesponnenen Polymeren

  • Melanie Molnar Julius Kühn-Institut (JKI), Institut für Pflanzenschutz in Obst- und Weinbau, Siebeldingen
Schlagworte: Esca, Phaeomoniella chlamydospora, Sporenfallen, Electrospinning, prophylaktischer Pflanzenschutz, Wundverschluss, Epidemiologie, RAMS-Primer, Nested-PCR, Wetter

Abstract

Die Esca Krankheit hat sich in den letzten Jahrzehnten zu einer globalen Bedrohung für den Weinbau entwickelt. Als Hauptverursacher gilt dabei ein Komplex aus mindestens drei holzbewohnenden Pilzen: Phaeomoniella chlamydospora (Pch), Phaeoacremonium aleophilum (Pal), und Fomitiporia mediterranea (Fmed). Als Hauptinfektionsweg für diese Pilze werden Wunden am Holz angenommen, die den Reben besonders während des Winterschnitts zugefügt werden. Bisher gibt es keine effektiven Kontrollmechanismen gegen Esca.

Das Hauptziel dieser Arbeit war deshalb einen neuartigen Wundverschluss aus elektrogesponnenen Fasern zu testen, der auf die Schnittwunden appliziert werden und als physikalische Barriere gegen eindringende Sporen wirken soll. Zur Beurteilung, ob eine solche Maßnahme erfolgversprechend sein kann, wurde die Epidemiologie des Erregers Pch genauer untersucht, da dieser Erreger die Rebe bereits im Pflanzgutstadium infizieren kann. Zu diesem Zweck wurden verschiedene molekularbiologische Verfahren entwickelt um Pch sicher nachweisen und differenzieren zu können.

Für die epidemiologische Untersuchung wurde der Fokus auf das Sporenaufkommen von Pch im Weinberg gelegt. Hierfür wurden Fallen in Rebanlagen des Julius Kühn-Institutes in Siebeldingen sowohl in Anlagen mit chronischem Esca Befall, als auch in optisch symptomfreien Anlagen aufgehängt. Diese wurden über einen Zeitraum von drei Jahren wöchentlich untersucht. In dieser Arbeit wurde ein neues Verfahren entwickelt, um die Sporenfallen mittels Pch-spezifischer Nested-PCR (Polymerase-Ketten-Reaktion) zu untersuchen, anstatt wie üblich die gefangenen Sporen auszuplattieren und zu zählen. Die Nested-PCR erwies sich als eine schnelle, zuverlässige und sensitive Nachweismethode, mit der Pch erstmals ganzjährig in einer deutschen Rebanlage nachgewiesen werden konnte. Insgesamt konnten Sporen des Pilzes über den gesamten Versuchszeitraum nachgewiesen werden.

Darüber hinaus wurde eine Sammlung von 16 Pch Stämmen, mit Herkunft aus Deutschland, Italien und Südafrika, mittels eines Sets aus 17 RAMS (Random Amplified Microsatellites)-Primern untersucht um einzelnen Stämmen Haplotypen zuzuordnen. Bei der Analyse der Stammsammlung mit RAMS-Primern fielen Muster auf, die als Längenpolymorphismus gedeutet werden konnten. Die Sequenzanalayse ergab, dass es sich hier tatsächlich um Längenpolymorphismen handelte und diese aus unterschiedlich langen Repeats einer Sequenz bestanden. Die Kombination von RAMS-Primern und anschließender Sequenzanalyse ermöglichten es die Stämme weiter zu differenzieren. Aus den Sequenzen konnten zudem Primer entwickelt werden, die eine direkte Analyse der einzelnen Stämme ermöglichte ohne eine vorherige RAMS-Analyse durchzuführen. Final konnten bei den 16 untersuchten Stämmen zehn Haplotypen und zwei Cluster mit jeweils drei Stämmen identifiziert werden. Eine eindeutige Zuordnung der Stämme zu ihrem geographischen Ursprung, die Rückschlüsse auf die Ausbreitungswege des Pilzes hätte geben können, war jedoch nicht möglich.

Die mittels RAMS-Methode gefundenen Marker wurden anschließend verwendet, um die in den Sporenfallen gefunden Pilzsporen genauer zu klassifizieren. Zudem wurden die Sporen aus der Luft mit Proben aus Reben in den Anlagen verglichen, um einen Eindruck zu gewinnen ob die Sporen von Pilzen aus den Reben der Anlage oder aus anderen Quellen stammen. Die direkte Analyse mittels der neuen entwickelten Primer konnte in ersten Versuchen erfolgreich für die Auswertung der Sporenfallen verwendet und verschiedene Stamm-Gruppen von Pch nachgewiesen werden. Für eine exakte Zuordnung von Haplotypen müssen jedoch weitere Polymorphismen und Primerpaare gefunden werden, die sich für die Sporenfallenanalyse eignen.

Die epidemiologischen Untersuchungen zeigten deutlich, wie wichtig ein Wundverschluss für die Schnittwunden nach dem Rebschnitt sein kann, da Sporen in der Luft zu jeder Jahreszeit und insbesondere auch zur Zeit des Winterschnitts nachgewiesen werden können. Für den Wundverschluss wurden verschiedene elektrogesponnene Fasermatten aus milchsäurebasierten Polymeren in Labor- und Gewächshausversuchen auf ihre Dichtigkeit gegen Pch-Sporen untersucht. Bei den Dichtigkeitstests im Gewächshaus konnte zudem die neu entwickelte Nested-PCR eingesetzt werden um eine bestehende Vorinfektion der Pflanzen im Rahmen der Nachweisgenauigkeit auszuschließen sowie im Falle einer Neuinfektion zu bestätigen, dass sie tatsächlich durch den der applizierten Pch-Stamm erfolgt ist.

Auch die Beständigkeit und das Abbauverhalten der Materialien wurden im Labor und Weinberg untersucht. Hierbei erwiesen sich Vliese mit einem erhöhten Glycolsäureanteil als weniger stabil. Unter den geprüften Materialien stellten sich die Faservliese basierend auf reiner Milchsäure als grundsätzlich geeignet heraus, um einen gut applizierbaren und infektionsdichten Wundverschluss herzustellen. Erste Ansätze mit diesem Vlies im Freiland bestätigten dieses gute Ergebnis, die langfristige Auswirkung dieser Maßnahme auf die Inzidenz der Esca-Erkrankung in den Weinbergen muss überprüft werden.

Veröffentlicht
2019-01-14
Ausgabe
Rubrik
Dissertation