Seit 2010 fallen in vielen europäischen Apfelanbaugebieten einzelne Bäume oder ganze Anlagen durch einen vorzeitigen Blattfall auf. Biologisch bewirtschaftete Apfelanlagen sind dabei häufiger von dieser Pilzkrankheit betroffen als integrierte. Im Rahmen einer Masterarbeit wurde versucht, dem Pilz auf die Spur zu kommen und die Grundsteine für die Resistenzzüchtung zu legen

Broggini, Giovanni

Dalbosco, Anna

Oberhänsli, Thomas

Patocchi, Andrea

Schlathölter, Ina

Schärer, Hans-Jakob

Schöneberg, Anita

Studer, Bruno

Organic Eprints

Research CollectionJournal ArticleGrundsteine zur Züchtung Marssonina coronaria-robusterApfelsortenAuthor(s): Dalbosco, Anna; Oberhänsli, Thomas; Schärer, Hans-Jakob; Broggini, Giovanni; Studer, Bruno;Schlatthölter, Ina; Schöneberg, Anita; Patocchi, AndreaPublication Date: 2018-07Permanent Link: https://doi.org/10.3929/ethz-b-000287414Rights / License: In Copyright - Non-Commercial Use PermittedThis page was generated automatically upon download from the ETH Zurich Research Collection. For moreinformation please consult the Terms of use.ETH Library20ie Marssonina-Blattfleckenkrank-heit, die durch den pilzlichen Schaderreger Marssonina coronaria verursacht wird, führt zu frühzeitigem Laubfall bei Apfelbäumen im Sommer. Seit 2010 hat sich diese Krankheit in Europa etabliert und beschäftigt seit-her Landwirte und Forschung. Insbe-sondere biologische Obstanlagen oder Streuobstwiesen sowie schorfresisten-te Sorten wie Topaz, die ohne oder nur mit reduziertem Pflanzenschutz ange-baut werden, sind vom Marssonina-Blattfall betroffen. Im Rahmen einer Masterarbeit wurde versucht, dem Erreger auf die Spur zu kommen. Als Grundsteine für eine effiziente Züch-tung von Marssonina-robusten Sorten, braucht es angepasste Selektions-Methoden und vertiefte Informationen zur Lebensweise des Pilzes. Zentrale Themen dabei sind die Resistenz oder Anfälligkeit der Sorten sowie die bio-logische Vielfalt des Erregers, welche Einfluss auf die zukünftige Züchtung robuster Apfelsorten haben.VerbreitungM. coronaria ist ein Pilzpathogen, das bereits vor 100 Jahren in den USA und Grundsteine zur Züchtung Marssonina coronaria-robuster ApfelsortenAnna Dalbosco, ETH Zürich und Agroscope Wädenswil (CH)Thomas Oberhänsli, Hans-Jakob Schärer, Forschungsinstitut für biologischen Landbau (FiBL) Frick (CH) Giovanni Broggini, Bruno Studer, ETH Zürich Ina Schlathölter, Anita Schöneberg, Andrea Patocchi, Agroscope Wädenswil (CH)Seit 2010 fallen in vielen europäischen Apfelanbaugebieten einzelne Bäume oder ganze Anlagen durch einen vorzeitigen Blattfall auf. Biologisch bewirtschaftete Apfelanlagen sind dabei häufiger von dieser Pilzkrankheit betroffen als integrierte. Im Rahmen einer Masterarbeit wurde versucht, dem Pilz auf die Spur zu kommen und die Grundsteine für die Resistenzzüchtung zu legen.in Japan beschrieben wurde. Seit den 1970er-Jahren wurde das Pathogen auch in anderen asiatischen und ame-rikanischen Ländern gefunden (China, Korea, Indien, Canada und Brasilien). In Europa wurde M. coronaria erstmals 2001 im Piemont entdeckt und ist seit 2010 in vielen europäischen Ländern verbreitet. Mögliche Ursachen für die-ses jüngste Auftreten in Europa dürf-ten günstige Wetterbedingungen sein. Als Folge des Klimawandels hat Europa in den letzten Jahren häufig wärmere und feuchtere Sommer erlebt, die sich generell als ideal für Pilzinfektionen er-weisen.Besonders betroffen von der Mars-sonina-Blattfleckenkrankheit sind bio-logisch bewirtschaftete Anlagen und Streuobstwiesen sowie gegen Apfel-schorf resistente Apfelsorten wie z.B. Topaz. Dies ist auf einen reduzierten Pflanzenschutz im Sommer bzw. vor der Ernte oder auf gar fehlende Fungi-zidbehandlungen zurückzuführen. Die meisten Fungizide, die gegen Schorf ausgebracht werden, wirken auch ge-gen den Marssonina-Pilz. Allerdings muss sich auch der integrierte Apfel-anbau auf eine zunehmende Bedeu-tung der Krankheit in den kommenden Jahren vorbereiten. In Ostasien hat der Schaderreger mancherorts schon eine Resistenz gegen einige fungizide Wirk-stoffe entwickelt (z.B. Tebuconazol im Folicur WG oder Thiophanat-methyl im Enovit Methyl FL) und gilt somit nicht nur im biologischen Landbau als einer der wichtigsten Pathogene bei Äpfeln.KrankheitIn China, dem weltweit größten Ap-felproduzenten, werden die durch-schnittlichen jährlichen Ertragsverluste aufgrund von M. coronaria auf bis zu 28% geschätzt. In Korea beobachtete man 2014 Infektionsraten von etwa 45%, wobei die Krankheitssymptome sogar auf den Früchten ersichtlich wa-ren. Meist sind die Marssonina-Blatt-flecken allerdings nur auf den Blättern zu sehen.Im Gegensatz zum Apfelschorf ist also nicht die Marktfähigkeit der Äpfel direkt betroffen, sondern der Baum wird all-gemein geschwächt, was sich auf den Ertrag auswirkt. Es werden weniger As-similate für das Folgejahr eingelagert, was zu einem Vitalitätsverlust des Bau-mes führt. Darüber hinaus kann die Pilzinfektion die Blütenbildung sowie D7/8-201821Je nach Anfälligkeit zeigen die abgetrennten Blätter verschiedener Sorten spätestens 7 Tage nach der künstlichen Inokulation die Krankheitssymptome von M. coronaria.Auf diesem Blatt ist die M. coronaria-Pilzkrankheit schon weit fortgeschritten.           Grafik 1: Genetische Vielfalt der untersuchten Marssonina-Population (jede Farbe bezeichnet einen anderen Stamm).die Apfelerträge und deren Qualität negativ beeinflussen.WissenslückenDie ökonomisch und ökologisch nach-haltigste Lösung zur Bekämpfung von Krankheitserregern stellt generell die Verwendung robuster Sorten dar. Ro-buste Sorten sind tolerant (können befallen werden, werden aber nicht oder nur gering wirtschaftlich geschä-digt) oder sogar resistent (das Patho-gen kann sich nicht etablieren) gegen gewisse Schaderreger und die Anwen-dung von Pflanzenschutzmitteln kann reduziert werden. Allerdings wurden bisher nur wenige Studien zur Ermitt-lung des Marssonina-Resistenzniveaus durchgeführt. Bei diesen scheinen die meisten kommerziellen Apfelsorten auf M. coronaria anfällig zu sein, so zum Beispiel Topaz, Golden Delicious, Braeburn und Fuji.Einige Sorten wie die chinesische Qin-guan, Cripps Pink/Rosy Glow/Pink Lady®, Elstar, Red Delicious/RedChief, McIntosh, Democrat, Pinova und Gran-ny Smith wurden hingegen in einigen Studien als eher tolerant beschrieben.Außerdem sind die Informationen zum Lebenszyklus von M. coronaria noch unvollständig. In Asien wurden sexuel-le Fruchtkörper beobachtet, von denen angenommen wird, dass sie im Früh-22Grafik 2: Geografische Verteilung der verschiedenen M. coronaria-Stämme im Untersuchungsgebiet.M. coronaria kann biologisch bewirtschaftete Apfelanlagen (linkes und mittleres Bild) und integriert bewirtschaftete befallen (rechts).jahr für das primäre Inokulum (die ers-ten Pilzsporen) verantwortlich sind. Pil-ze, die sich sexuell vermehren, können sich leichter an neue Umgebungen und Situationen anpassen und sich so schneller weiterentwickeln. Dadurch schaffen sie es auch, Resistenzen zu überwinden und für die Landwirtschaft erneut zum Problem zu werden. In Eu-ropa wurden diese sexuellen Frucht-körper aber bisher nicht beobachtet und die Überwinterungsform von M. coronaria ist bis heute unklar. Um eine wirksame Strategie zum Pflanzen-schutz zu erarbeiten, sind solche Infor-mationen aber von großer Bedeutung.Für eine erfolgreiche Resistenzzüch-tung braucht es effiziente Methoden zur Ermittlung von möglichen Resis-tenzquellen (z.B. mittels Sortentests) und genauere Informationen über die Variabilität des Pathogens (d.h. eine Abschätzung der Anzahl an verschie-denen Marssonina-Stämmen) und dessen Verteilung in Europa. An die-sen zwei Punkten wurde in einer Mas-terarbeit der Eidgenössischen Tech-nischen Hochschule Zürich (ETHZ), der Forschungsanstalt Agroscope in Wädenswil und in Zusammenarbeit mit dem Forschungsinstitut für biologi-schen Landbau (FiBL) gearbeitet.SortentestsUm Sorten auf ihre Resistenz testen zu können, werden verschiedene Metho-den benutzt. Meist werden die Pflan-zen dazu mit dem Schaderreger inoku-liert (künstlich vom Mensch infiziert). Für eine erfolgreiche Marssonina-In-okulation sollten mindestens 100.000 Sporen pro ml in kleinen Tröpfchen auf die Blätter gesprüht werden. Wäh-rend der Inkubationszeit sollten die inokulierten Pflanzen mindestens 72 Stunden lang bei einer Temperatur von 20-25 °C bei 100% relativer Luft-feuchtigkeit gehalten werden und 10-12 Stunden Licht pro Tag erhalten. Die meisten Experimente zur Resistenzer-mittlung finden an ganzen Pflanzen im Gewächshaus oder im Feld statt.Da M. coronaria auf künstlichen Nähr-medien im Labor nur sehr langsam wächst und Resistenzversuche an ganzen Pflanzen viel Platz brauchen und zeitaufwändig sind, wurden nun Sortentests auf einzelnen abgetrenn-ten Blättern von verschiedenen Sorten durchgeführt (sogenannte „detached leaf assays“). Bereits fünf bis sieben Tage nach der künstlichen Inokulation konnten so auf den Blättern eindeu-tige Krankheitssymptome beobachtet werden. Somit wäre der Testaufbau im Vergleich zu Versuchen an ganzen Pflanzen vereinfacht und der Zeitauf-wand deutlich geringer. Die Gültigkeit dieser vereinfachten Methode muss nun allerdings noch mit Feldbeobach-7/8-201823 Grafik 3: Beispiel eines Outputs aus einer SSR Marker-Analyse. Blattprobe Nummer 1 und 4 weisen den selben Fingerabdruck (bei Position 229) auf. Blattprobe Nummer 2 (Position 242) und Blattprobe Nummer 3 (Position 233) hingegen sind unterschiedlich.tungen und weiteren Tests überprüft werden. Würden die Resultate aus den „detached leaf assays“ und die Marssonina-Symptome im Feld über-einstimmen, hätte die Züchtung eine effiziente Methode zur Ermittlung re-sistenter Sorten und somit möglicher Resistenzquellen zur Hand.Genetische VielfaltBis heute ist noch wenig über die ge-netische Vielfalt und die Verteilung von M. coronaria-Genotypen (Stäm-men) bekannt. Um Aufschluss über die europäische Marssonina-Popula-tion zu erlangen, haben Forscher des FiBL Schweiz erst kürzlich M. coro-naria spezifische molekulare Marker (Simple Sequence Repeat marker, kurz SSR Marker oder Microsatelliten) entwickelt. SSR Marker sind kurze, nichtkodierende DNA Sequenzen, die im Genom (Erbgut) eines Organis-mus vorkommen und unterschiedlich oft wiederholt sind. Mit Hilfe solcher Marker können im Molekularlabor Unterschiede in der DNA verschie-dener Marssonina-Proben (z.B. infi-zierte Apfelblätter) erkannt und eine Art „Fingerabdruck“ der Probe herge-stellt werden. Sind die Fingerabdrücke zweier Proben identisch, wurden die zwei Blätter sehr wahrscheinlich vom gleichen Pilzstamm befallen. Sind die Fingerabdrücke verschieden, haben wir es mit unterschiedlichen Marssoni-na-Stämmen zu tun (siehe Beispiel in 24Manchmal kann ein von M. coronaria befallener Apfelbaum das gesamte Laub noch vor der Ernte verlieren.Grafik 1, S. 21). Diese Fingerabdrücke können also miteinander verglichen werden und geben Aufschluss über die genetische Struktur innerhalb einer Population. Dadurch werden Informa-tionen über die Vielfalt, die Fortpflan-zungsweise, die Verwandtschaftsgrade und die geografische Verteilung der Marssonina-Stämme oder Populatio-nen gewonnen.Im Rahmen der Masterarbeit wurden Proben in der Schweiz und in den Provinzen Bozen-Südtirol und Trient-Trentino zusammengetragen. Die Schweizer Blattproben wurden an ver-schiedenen Standorten von Agroscope sowie bei Landwirten in der Deutsch-schweiz und im Tessin gesammelt. Die Südtiroler Proben wurden mit Hilfe des Südtiroler Beratungsrings im Burggrafenamt, am Versuchszentrum Laimburg und auf Biobetrieben im Unterland gesammelt. Die Proben aus dem Trentino wurden von Luisa Mat-tedi vom Forschungszentrum Fonda- zione Edmund Mach in San Michele im Gebiet Lavis, Nonstal und Valsuga-na zusammengetragen.Aus den Blattproben wurde die DNA extrahiert und mit 12 SSR Markern auf Unterschiede geprüft. Schließlich wurde die genetische Struktur und Va-riabilität innerhalb der Population des Pilzes und zwischen den Genotypen untersucht. Die Ergebnisse dieser po-pulationsgenetischen Studie zeigen eine geringe Variabilität der Proben. Von 130 analysierten Proben wie-sen 73% denselben Fingerabdruck auf (Grafik 2, S. 22). Dies zeigt, dass derzeit im Untersuchungsgebiet ein einzelner Stamm sehr häufig vor-kommt. Es wurden allerdings auch zwölf weitere Stämme gefunden, die aber mit dem häufigsten Stamm sehr nah verwandt sind. Diese Stämme kommen teils in derselben Anlage, zusammen mit anderen Stämmen, im ganzen Untersuchungsgebiet oder nur in einzelnen Regionen vor (Grafik 3, S. 23). Diese homogene (gleich-mäßige) Population deutet auf eine fehlende oder sehr niedrige sexuelle Reproduktion bei M. coronaria hin. Dies bedeutet wiederum, dass das Pa-thogen sich weniger schnell an neue Bedingungen anpassen kann. Resis-tenzen gegen Fungizide oder Resis-tenzgene im Apfel könnten sich somit weniger schnell kumulieren. Dies ist ein positives Ergebnis für die Apfel-züchtung, denn solange keine neuen Stämme eingeschleppt werden, bleibt das evolutionäre Potenzial von M. co-ronaria wahrscheinlich gering.db_anna@yahoo.com Anna Dalbosco kommt aus Meran und hat ihr Studium im Bereich der Agrarwissenschaften an der ETH Zürich absolviert. Ihre Abschlussarbeit konnte sie innerhalb der Forschungsgruppe “Molekulare Pflanzenzüchtung” bei Prof. Dr. Bruno Studer und in Zusammenarbeit mit der Forschungsgrup-pe von Dr. Andrea Patocchi der Forschungsanstalt Agroscope in Wädenswil verfassen. Vor kurzem hat sie den Master in Agrarwissenschaften erfolg-reich abgeschlossen und arbeitet derzeit bei der biodynamischen Getreide-züchtung Peter Kunz (Feldbach, Schweiz).Die Redaktion

Grundsteine zur Züchtung Marssonina coronaria-robuster Apfelsorte

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