Further investigations of the population dynamics and pathogenicity of the pinewood nematode, Bursaphelenchus xylophilus (Steiner and Buhrer 1934) Nickle 1970, and its non-vector transmission to Pinus sylvestris

  • Andrea Hopf-Biziks Julius Kühn-Institut Braunschweig, Institut für nationale und internationale Angelegenheiten der Pflanzengesundheit

Abstract

Der Kiefernholznematode, Bursaphelenchus xylophilus (Steiner und Buhrer) Nickle 1970, führt in anfälligen Koniferenarten, hauptsächlich Pinus spp., außerhalb seines natürlichen Verbreitungsgebietes (Nordamerika) und in nicht heimischen Kiefernarten zur sogenannten Kiefernwelkekrankheit. Er ist seit seiner Einschleppung nach Asien und Europa zum schädlichsten pflanzenparasitären Nematoden von Bäumen geworden. Erkrankte Bäume welken und sterben. Derzeit betroffene europäische Länder sind Portugal und Spanien. B. xylophilus ist in der Europäischen Union (EU) aufgrund der zu beobachteten Gefahr in Befallsländern als ein Quarantäneschädling gelistet. In dieser Doktorarbeit, die Teil eines EU-Forschungsvorhabens der EU-Kommission ist, wurden Untersuchungen zur Unterstützung der Schädlingsrisikoanalyse, Managementstrategien und Notfallplanung der EU-Pflanzengesundheitspolitik durchgeführt.

Die Übertragung von B. xylophilus zu neuen Wirtsbäumen findet üblicherweise über Vektorkäfer der Gattung Monochamus statt. Es wurden jedoch B. xylophilus in importierten Holzhackschnitzeln mit Ursprung Nordamerika in der EU beanstandet und die Nachfrage nach Hackschnitzelimporten aus Nordamerika steigt. Daher ist das phytosanitäre Risiko der nicht-vektorassoziierten Übertragung von B. xylophilus mittels Hackschnitzeln von Interesse.

Darüberhinaus stellte sich heraus, dass Pinus sylvestris, eine in Deutschland und Nordosteuropa weitverbreitete Baumart, in Gewächshausversuchen mit Sämlingen höchst anfällig gegenüber B. xylophilus ist. In Europa wurden bisher noch keine erwachsenen Bäume dieser Art getestet.

Der dritte Teil dieser Doktorarbeit bestand aus einer Bewertung von potenziell toleranten oder resistenten Wirtsbaumherkünften als eine Managementoption der Kiefernwelkeerkrankung in betroffenen Ländern.

Das Langzeitüberleben von B. xylophilus in Hackschnitzeln and seine nicht-vektorassoziierte Übertragung von befallenen Hackschnitzeln zu unbefallenen Bäumen wurden untersucht. Mit B. xylophilus befallene Hackschnitzel wurden hergestellt, indem eine Suspension bestehend aus Nematoden und Leitungswasser in P. sylvestris Stämme inokuliert wurde. Während des Langzeitlagerungstests wurde das Überleben von B. xylophilus in versiegelten und offen gelagerten P. sylvestris Hackschnitzeln bei 15 °C und 25 °C untersucht. Für die Untersuchung der nicht-vektorassoziierten Übertragung wurden mit B. xylophilus befallene Hackschnitzel unter unterschiedlichen Testbedingungen an P. sylvestris Sämlinge platziert.

Es wurden Untersuchungen mit sieben- bis achtjährigen Bäumen durchgeführt, um die Aussagefähigkeit der auf Sämlingen basierenden Analysen zur Populationsdynamik und Pathgenität des Schädlings für erwachsene P. sylvestris Bäume zu überprüfen. Die Bäume wurden mit einer B. xylophilus Suspension bestehend aus Nematoden und Leitungswasser künstlich inokuliert. Zur Nematodenextraktion während der Populationsdynamikuntersuchung wurden die Kiefern in 48 Segmente geteilt. Physiologische Änderungen und die Entwicklung von Welkesymptomen wurden bis zum Tod der Bäume aufgenommen.

Die Pathogenität von B. xylophilus wurde gegenüber unterschiedlichen deutschen Kiefernherkünften (gemäß der Deutschen Herkunftsgebietsverordnung) untersucht. Hierfür wurden P. sylvestris Sämlinge mit einer B. xylophilus Suspension bestehend aus Nematoden und Leitungswasser künstlich inokuliert.

In den versiegelten Hackschnitzeln wurde B. xylophilus bei 15 °C und 25 °C mehr als 1 Jahr lang gefunden. Dies war signifikant länger als die zu beobachtende Dauer für die Variante offen gelagert bei 25 °C. Weiterhin war die nicht-vektorassoziierte Übertragung mittels Hackschnitzeln durch Temperatur, Baumzustand und Hackschnitzelposition beeinflusst. Hauptsächlich waren Bäume bei 25 °C mit Stamm- oder Wurzelverletzungen plus Direktkontakt des verwundeten Pflanzenabschnitts mit befallenen Hackschnitzeln mit B. xylophilus befallen und zeigten eindeutige Symptome der Kiefernwelkekrankheit. Darüberhinaus war für stamm- und wurzelverletzte Kiefern nicht immer ein Direktkontakt mit befallenen Hackschnitzeln für die nicht-vektorassoziierte Übertragung nötig. Bei 15 °C wies eine mit B. xylophilus befallene Kiefer eindeutige Symptome der Kiefernwelkekrankheit auf.

Zu Beginn der Populationsdynamikuntersuchung war B. xylophilus in der Inokulationsstelle und den benachbarten Segmenten lokalisiert. Bevor externe Welkesymptome entstanden, war B. xylophilus im gesamten Stamm, den benachbarten Astsegmenten, Wurzelhals und Wurzeln lokalisiert. Schließlich wurde B. xylophilus in allen Holz- und Wurzelsegmenten in Kombination mit einer Zunahme der Kiefernwelkeerkrankung und hohen Nematodendichten festgestellt. Kurz vor dem vollständigen Absterben der Bäume war die Baumspitze teilweise nematodenfrei und die darunter liegenden Baumsegmente waren stark mit Nematoden befallen. Während der Pathogenitätsuntersuchung starben alle mit B. xylophilus inokulierten Kiefern und zeigten einen signifikanten, aber unterschiedlich verlaufenden Abfall des Wasserpotentials in den Nadeln im Vergleich zu einer trockengestressten Variante.

Alle getesteten P. sylvestris Herkünfte zeigten eine Mortalität von 100 %. Es wurde jedoch eine zeitlich signifikant unterschiedlich verlaufende Krankheitsentwicklung bei wenigen P. sylvestris Herkünften gefunden.

Schlussfolgernd betrachtet wurden das Langzeitüberleben in Hackschnitzeln und die nicht-vektorassoziierte Übertragung von befallenen Hackschnitzeln zu beschädigten Bäumen klar aufgezeigt, obwohl eine solche Etablierung weniger wahrscheinlich als eine Ausbreitung über Vektoren sein sollte. Diese Ergebnisse sollten in Freilandversuchen getestet werden.

P. sylvestris Sämlinge sind gute Indikatorbäume für Untersuchungen der Populationsdynamik und Pathogenität von B. xylophilus, weil die Ergebnisse in sieben- bis achtjährigen P. sylvestris Bäumen vergleichbar zu denen in Sämlingen waren, auch wenn das Erreichen eines Populationsmaximums und die Entwicklung von Welkesymptomen zeitlich verzögert waren.

Die Phänomene verspäteter Symptomentwicklung und verspäteten Baumtodes einiger Kiefernherkünfte sollten hinsichtlich potenzieller Abwehreigenschaften näher überprüft werden. Es wird eine fortlaufende Suche nach toleranten oder resistenten Herkünften oder Individuen für Kreuzungsvorhaben als Teil einer phytosanitären Langzeitstrategie gegen B. xylophilus vorgeschlagen.

Alles in allem müssen die von befallenen Hackschnitzeln ausgehende Gefahr und das hohe Risiko für P. sylvestris Wälder bei der Schädlingsrisikoanalyse, den Managementstrategien und der Notfallplanung Berücksichtigung finden.

Veröffentlicht
2020-02-25
Ausgabe
Rubrik
Dissertation