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SynTest - Etablierung einer harmonisierten Methodik für die Resistenzprüfung von Kartoffelsorten auf Kartoffelkrebs (Synchytrium endobioticum) in der EU (Establishment of a harmonised methodology for testing the resistance of potato cultivars to potato wart disease (Synchytrium endobioticum) in the EU)

Project duration:
Start 01.01.2013
End 31.12.2014

Project Summary
Der Kartoffelkrebs ist eine der bedeutendsten Quarantänekrankheiten für den Kartoffelanbau. Verursacht wird er durch den obligat biotrophen, bodenbürtigen Pilz Synchytrium endobioticum. Die Krankheit tritt regional begrenzt in fast allen europäischen Ländern auf. Bisher waren vor allem kühlere Klimaregionen betroffen. Das Erstauftreten in der Türkei zeigt aber, dass sich der Erreger an kontinentale Klimabedingungen angepasst hat (Cakir et al. 2009).
Der Pilz kann in Form von Dauersporangien 20 Jahre und länger im Boden überleben (Stachewicz und Enzian 1998). Eine chemische Bekämpfung ist nicht möglich. Der Krankheit kann ausschließlich durch phytosanitäre und Quarantänemaßnahmen entgegen gewirkt werden. Dem Anbau resistenter Sorten kommt dabei eine besondere Bedeutung zu. Dies setzt allerdings voraus, dass für die entsprechenden Pathotypen resistente Kartoffelsorten zur Verfügung stehen.
Von den bisher 39 identifizierten Krebspathotypen kommen in Europa vor allem die Pathotypen 1, 2, 6, 8 und 18 vor (Baayen et al. 2006, Stachewicz, 2002). Kartoffelsorten mit Pathotyp 1-Resistenz sind im europäischen Sortiment seit langem etabliert und weit verbreitet. Es gibt jedoch nur einige wenige Sorten mit Resistenz gegen alle fünf in Europa verbreiteten Pathotypen. Die Tatsache, dass resistente Kartoffelsorten oft nicht den Qualitätsanforderungen entsprechen, unterstreicht den bestehenden Züchtungsbedarf noch zusätzlich.
Die Prüfung von Kartoffelsorten auf Resistenz gegenüber Synchytrium endobioticum erfolgt in der Mehrzahl der EU-Länder mit Hilfe von Biotests nach der Glynne-Lemmerzahl-Methode (EPPO Standard PM7/28, 2004). Allerdings werden diese Biotests bei unterschiedlichen Infektions- und Inkubationsbedingungen durchgeführt. Auch die Vorgehensweise bei der Bonitur unterscheidet sich. In den Jahren 2009 und 2010 wurden in fünf deutschen, polnischen und niederländischen Laboren vergleichende Untersuchungen zweier unterschiedlicher Testprotokolle durchgeführt (Flath et al. 2012, unveröffentlicht). Bei der im JKI üblichen Testmethode werden Knollenstücke mit frischen Krebswucherungen infiziert, mit einem Erdsubstrat bedeckt und anschließend bei 16°C für drei bis vier Wochen inkubiert. Im Unterschied dazu werden bei der polnischen Sortenprüfung im IHAR-PBI ganze Knollen verwendet, substratlos bei Wechseltemperaturen von 12 und 22°C inkubiert und bereits nach zwei bis drei Wochen bonitiert. Im Ergebnis dieser Vergleichsuntersuchungen konnten nur für Pathotyp 1 übereinstimmende Ergebnisse erzielt werden. Bei der Testung von Kartoffelsorten gegenüber den Pathotypen 2, 6 und 18 wurden häufig voneinander abweichende Ergebnisse erzielt. Hier reagierten insbesondere Sorten mit mäßiger Krebsresistenz sowohl anfällig als auch resistent.
Um einheitliche und somit zuverlässige Ergebnisse bei der Resistenzprüfung von Kartoffelsorten gewährleisten zu können, ist es notwendig, die Prüfmethoden europaweit zu harmonisieren. Zusätzlich wird ein einheitliches Differenzialsortiment zur Überprüfung der Identität der für die Prüfungen verwendeten Krebspathotypen benötigt. Das bisher von der Mehrzahl der EU-Länder verwendete Differenzialsortiment (EPPO Standard PM7/28, 2004) besteht aus insgesamt 11 Sorten, von denen derzeit nur noch vier zugelassen und im Handel erhältlich sind. Hinzu kommt, dass das ursprüngliche Sortiment auf die Ergebnisse zweier unterschiedlicher Prüfmethoden (Spieckermann- und Glynne-Lemmerzahl-Methode) zurückgeht, die bei späteren Untersuchungen beider Methoden mitunter zu unterschiedlichen Ergebnissen führten. Beides verdeutlicht, dass hier dringender Handlungs- und Harmonisierungsbedarf besteht.
Biotests mit dem Quarantäneschaderreger S. endobioticum sind sehr arbeits- und zeitaufwändig und dürfen nur in dafür autorisierten Laboren durchgeführt werden. Ihre Ablösung durch molekularbiologische Tests wäre deshalb wünschenswert. Das auf dem Kartoffelchromosom XI lokalisierte Gen Sen1 bedingt Resistenz gegen Pathotyp 1. Der von Hehl et al. (1999) beschriebene Marker wurde bereits erfolgreich für die Identifikation der Resistenz gegen Pathotyp 1 in russischen Kartoffelsorten eingesetzt (Manankov und Khyutti, pers. Mitteilung). Im Rahmen des beantragten Projektes soll geprüft werden, ob der Marker auch im Rahmen der nationalen Sortenprüfung und für die Selektion resistenter Stämme im Zuchtprozesses geeignet ist. Da Pathotyp 1-Resistenz insbesondere für die Vermarktung von Kartoffelsorten nach Russland und Polen gefordert wird, wäre der Einsatz der DNA-Analytik für die Sortenentwicklung äußerst vorteilhaft.
Ziel des Vorhabens ist es, eine harmonisierte Methodik und ein einheitliches, neues Differenzialsortiment für die Prüfung von Kartoffelsorten auf Resistenz gegen die Pathotypen 2, 6, 8 und 18 zu etablieren. Für Pathotyp 1 soll geprüft werden, ob die Resistenz routinemäßig mittels DNA-Marker evaluiert werden kann. Die Teilziele des geplanten Vorhabens definieren sich wie folgt:
1. Durchführung von Laborvergleichsuntersuchungen der Glynne-Lemmerzahl Methode zur Entwicklung eines harmonisierten Verfahrens für die Resistenzprüfung von Kartoffelsorten gegenüber den Krebspathotypen 2, 6, 8 und 18.
2. Entwicklung und Bereitstellung eines einheitlichen, neuartigen Differenzialsortimentes zur Überprüfung der Identität der für die Resistenzprüfungen in unterschiedlichen EU-Ländern verwendeten Krebspathotypen 1, 2, 6, 8 und 18.
3. Prüfung der Verwendbarkeit eines DNA-Markers für die Evaluierung der Resistenz gegen Pathotyp 1 im Rahmen der nationalen Sortenprüfung und für die Sortenentwicklung im Zuchtbetrieb.
Harmonisierte Methoden der Kartoffelkrebs-Resistenzprüfung werden zukünftig eine gegenseitige Anerkennung der Prüfergebnisse ermöglichen und die Zulassung und Vermarktung von Kartoffelsorten in der EU erleichtern. Der Einsatz der DNA-Markertechnik würde eine kostengünstige und saisonunabhängige Evaluierung der Pathotyp 1-Resistenz im Rahmen der nationalen Sortenprüfung ermöglichen und wird den Zuchtfortschritt beschleunigen. Kartoffelsorten mit verbesserter Resistenz werden neue Märkte in Osteuropa und Russland eröffnen und eine effizientere Kontrolle des Kartoffelkrebses ermöglichen.
Economic Impact

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