Erforschung alternativer Strategien zur langfristigen Eindämmung von Feuerbrand ohne Antibiotika im Obstbau (AGES, AIT Seibersdorf)
Bund-Bundesländer Kooperation
AGES, AIT Seibersdorf
Laufzeit: 2009-2011
No. 100448, www.dafne.at

Es wurde eine sensitive Methodik entwickelt um erstmalig während der Feuerbrandblüteninfektion die Auswirkung einer pH-Wert-Absenkung auf die Virulenz von E. amylovora und gleichzeitig das Abwehrverhalten der Wirtspflanze zu studieren. Für die Untersuchung der bakteriellen Virulenz wurden quantitative Real-Time-PCR-Protokolle von hrpL und hrpA, zwei essentielle Gene für die Pathogenität des Erregers, entwickelt und optimiert. Das zeitliche Profil der Virulenzgen-Expression zeigte 24 - 48 Stunden nach der Inokulation ein Maximum, was für die größte Infektionsgefahr zu dieser Zeit spricht. Die Pflanze zeigte dagegen eine verspätete Reaktion bei 72 Stunden nach Inokulation, wenn die bakterielle Aktivität bereits abnahm. Für die ausführliche Analyse der Pflanzenabwehr und -stressreaktion während der Feuerbrandinfektion auf der Blüte wurden Microarray-Analysen durchgeführt. Eine erste Auswertung deutet einen positiven Einfluss von saurem pH-Wert auf die Abwehrreaktion der Pflanze an.

In einem weiteren Arbeitspaket wurde die Einschätzung eines möglichen vom Boden ausgehenden Feuerbrand-Infektionsrisikos bearbeitet. Es wurde untersucht, wie lange Feuerbrandbakterien in Wurzelresten von wegen Feuerbrandbefalls gerodeten Bäumen bzw. im Boden überleben können und ob dies eine Infektionsquelle für neue Pflanzungen darstellt.

Es gibt zwei mögliche Infektionswege der Wurzeln:

• Infektionen durch Feuerbrandinokolum im Boden: Untersuchungen mit künstlichen Inokulationen von Kernobstsämlingen haben gezeigt, dass Bakterien über Verletzungen in die Wurzeln eindringen können und zu Feuerbrandinfektionen führen. Es wird daher empfohlen, eine Wartezeit bis zum Abbau der Bakterien einzuhalten und diese bei Nachpflanzungen abzuwarten.
• Infektionen durch Wurzelkontakt mit im Boden zurückbleibenden befallenen Wurzelresten (Wurzelverwachsungen): Es konnte in Versuchen in Quarantäne-Glashauskabinen gezeigt werden, dass über diesen Weg kein Infektionsrisiko besteht

Entwicklung von 3-Deoxyflavonoid-basierten Erwinia-Bakteriziden und eines Systems zum Bienen-Erwinia-Monitoring“
Finanzierung: Bund-Bundesländer-Kooperation
Laufzeit: 2009-2011
No. 100404, www.dafne.at

Erwinia-Bakterizide
Insgesamt wurden mehr als 30 verschiedene Substanzen auf ihre Wirkung gegen den Feuerbranderreger Erwinia amylovora untersucht. Als Testsysteme dienten wahlweise (i) Hemmtests in Flüssigkulturen; „Küvettentest“, (ii) Einzelblüten-Inokulations-Tests und (iii) Freilandtests an künstlich infizierten Apfelbäumen. Der Wirkstoff Juglon zeigte in Flüssigkulturen einen vergleichbaren Wirkungsgrad wie Streptomycin. Darauf aufbauende Versuche im Freiland haben diese Ergebnisse an einem Standort bestätigt. Verschiedene 3-Deoxyflavonoide wurden im Labormaßstab als Rohfraktionen synthetisiert. Einzelblütentests - als eine erste Teststufe vor Freilandversuchen zur Obstblüte - wurden etabliert. Dabei zeigten sich Wirkungsgrade von 77 - 87 %. In Küvettentests im Labor konnte eine minimale Hemmkonzentration von 1 mM festgestellt werden. Eine der vielversprechenden synthetisierten Substanzen wurde 2011 im Freilandversuch getestet, es zeigte sich eine mittlere Wirksamkeit, Optimierungen laufen.

Bienen-Erwinia-Monitoring (BEM)
Das Bienen-Erwinia-Monitoring soll Bienen als Mittel zur Feststellung eines E. amylovora-Inokulums nutzen.

In am Flugloch montierte Röhrenkollektoren wurden in einem ersten Versuch verschiedene Trägermaterialien sowie Pollenfallen zur Gewinnung von Pollenhöschen getestet. Mittels rt-PCR erfolgte der Test auf ein Vorkommen von E. amylovora bzw. Pantoea agglomerans. Das auf Blüten häufig vorkommende Bakterium P. agglomerans sollte als Indikatororganismus auch bei fehlendem Feuerbrandnachweis eine Beurteilung dieses Monitoringsystems ermöglichen.

Mit dem getesteten System eines bienengestützten Monitorings war es möglich, das Vorkommen des Feuerbranderregers Erwinia amylovora im Sammelgebiet der Bienenvölker nachzuweisen. Die eingesetzten Klarsichthüllen erwiesen sich dabei als am besten geeignet.

Der Freilandversuche 2011 an vier Standorten in der Steiermark und Vorarlberg als Praxistests mit Kollektoren und Pollenfallen verliefen ohne Probleme für Bienenvölker. Unterschiedliche Beuten- und Aufstellungsarten erforderten Anpassungen bei der Montage der Röhrenkollektoren. Das Bienen-Erwinia-Monitoring lieferte Daten zum räumlichen und zeitlichen Vorkommen von E. amylovora im Flugkreis der Bienen. Parallel zu diesen Versuchen wurden Blüten der Obstanlagen auf das Vorhandensein von E. amylovora untersucht. Die Untersuchung der Folien lieferte im Beobachtungsgebiet früher positive Signale für ein E. amylovora - Vorkommen als die Blütenproben. Die Einbindung von BEM in E. amylovora- Prognose- bzw. Risikomodelle erfordert allerdings analytische Methoden, die sehr rasch Ergebnisse liefern.

Zu diesem Zweck konnten zwei isothermale DNA-Amplifikationsmethoden für E. amylovora-DNA entwickelt werden. Als Target wurden sowohl pEA29-Plasmid- als auch genomische Sequenzen verwendet. Der Nachweis von Amplifikationen konnte statt mit Hilfe aufwändiger Gel-Elektrophorese-Apparaturen mittels Farbindikator durchgeführt werden. Eine dieser Methoden, die Blue EaLAMP (loop mediated isothermal amplification of DNA), wurde hinsichtlich ihrer Effizienz optimiert. Diese Methode ermöglicht einen empfindlichen DNA-Nachweis des Pathogens ohne teure Laborgeräte.
Sie erlaubt den Nachweis des Bakteriums innerhalb kürzester Zeit (ca. 1 Stunde). Die Blue EaLAMP wird nach der Optimierung mit der Probenahmestrategie mittels Bienen kombiniert.

Gemeinsam gegen Feuerbrand
Finanzierung: Interreg IV
Laufzeit: 2007-2011
www.feuerbrand-bodensee.org

Sorten
Für den Hochstammobstbau und für andere extensiv bewirtschaftete Obstbestände ist die Auswahl robuster Sorten und Unterlagen die wichtigste Maßnahme zum Schutz vor dem aggressiven Feuerbranderreger. Daher war das Forschen nach robusten Sorten ein zentrales Arbeitsfeld des Projektes.

Nicht nur die Anzahl der zu empfehlenden Sorten konnte durch das Projekt deutlich erhöht werden, auch die Sicherheit für den Anbauer, dass er mit der Sortenempfehlung auch tatsächlich robuste Sorten erhält, ist durch die zurückliegende Arbeit erheblich gestiegen. So herrschte vor Beginn des Projektes eine große Unsicherheit bei der Empfehlung robuster Sorten. Die Auswahl in den einzelnen Regionen war sehr unterschiedlich, teils widersprüchlich. Nur eine kleine Auswahl von insgesamt 15 Apfel- und Birnensorten waren auf den Empfehlungslisten zu finden. Heute - nach Abschluss des Projektes - können 35 Apfel- und 17 Birnensorten als robust gegenüber Feuerbrand empfohlen werden.

Darunter finden sich so altbewährte Apfelsorten wie Bittenfelder Sämling, Rheinischer Bohnapfel und Schöner aus Wiltshire oder Birnensorten wie Schweizer Wasserbirne oder Kirchensaller Mostbirne. Aber auch weniger bekannte und in Vergessenheit geratene alte Sorten wie Borowinka, Doppelter Prinzenapfel und Winterzitronenapfel bei den Äpfeln oder Wilde Eierbirne und Kieffers Sämling bei den Birnen können nun beim Anbau bevorzugt werden. Damit trägt das Projekt auch zu einer größeren Sortenvielfalt im Streuobstanbau bei. Aber auch verschiedene neuere Sorten sind robust gegenüber dem Feuerbranderreger, so z.B. die Apfelsorten Florina, Spartan und Enterprise, sowie die Birnensorten Harrow Sweet und Harrow Delight. Die gezielt auf Widerstandsfähigkeit gegenüber Feuerbrand gezüchtete neue Apfelsorte Rewena gilt aktuell als die feuerbrandrobusteste Sorte überhaupt.
Einige der ausgewählten Sorten waren bisher kaum mehr in Baumschulen erhältlich. Sie werden nun gezielt wieder vermehrt und stehen für künftige Pflanzungen zur Verfügung. Eine Empfehlungsliste informiert detailliert über Verwendung, Reife, Anbaueignung und Ansprüche der insgesamt 54 Apfel- und Birnensorten und erleichtert dem Nutzer die Sortenwahl.

Robuste Sorten sind allerdings nicht immun gegenüber Feuerbrandbefall und garantieren keine völlige Befallsfreiheit. Ist der Infektionsdruck im Bestand oder in der unmittelbaren Umgebung sehr hoch, kann auch eine robuste Sorte Triebbefall zeigen und in Einzelfällen sogar absterben. Allerdings schreitet bei robusten Sorten der Befall langsamer voran. Damit steigen die Chancen, die Pflanze durch einen gezielten Ausschnitt vom Feuerbrand zu befreien.

Eine Liste mit Empfehlungen feuerbrandrobuster Apfel- und Birnensorten wurde als Folder herausgegeben.

Kulturmaßnahmen
In den Jahren 2008 bis 2011 wurden sieben Streuobst (= Feldobst) -bestände mit unterschiedlicher Pflegeintensität in der Schweiz und Vorarlberg auf Feuerbrandbefall kontrolliert und eine Vielzahl von Verdachtsproben und Latenzuntersuchungen (von nicht-symptomatischen Pflanzenteilen) durchgeführt.

Die Arbeiten umfassten folgende Aktivitäten:

• Blütenmonitoring als Bezugsbasis: Der Befall von Blüten gilt als wichtiger Indikator für den Befallsausbruch bei ansteigenden Temperaturen
• Monitoring der Indikatorbäume auf Krankheitsverlauf (laufende Befallskontrolle): Die laufende Beobachtung der ausgewählten Bäume bildet die Basis für die Schlussfolgerungen im Projekt.
• Probenahmen zu verschiedenen Zeitpunkten zur Erfassung von Latenzinfektionen: Allein in Vorarlberg wurden 3700 Latenzproben von der AGES untersucht um sich ein Bild vom Vorkommen des Feuerbranderregers zu machen.

Ergänzend fand ein jährliches Teammonitoring aller Beteiligten im Projektschwerpunkt Kulturmaßnahmen statt, bei dem grenzüberschreitend ein intensiver Erfahrungsaustausch stattfand. Diese Begehungen wurden durch Diskussionen bei mehreren Workshops in Güttingen/CH und dem jährlichen internationalen 5-Länder-Feuerbrandtreffen ergänzt.

Die vier Versuchsjahre waren verglichen mit dem Jahr 2007 schwache bis mittlere Feuerbrandjahre. Die Nachwirkungen des starken Befalls von 2007 waren in den Folgejahren deutlich erkennbar.

Bei den Untersuchungen zur Wirksamkeit der Kulturmaßnahmen war immer wieder erkennbar, wie entscheidend letztendlich der Witterungsverlauf und die Sorte sind. Trotz intensiver Kontrollen im Projekt und sofortige Schnittmaßnahmen konnte der Feuerbrand in der Befallsphase während der Vegetationszeit kaum gestoppt und schon gar nicht verhindert werden. Über die Jahre gesehen ist aber Baumschnitt und -pflege ein wichtiges Instrument um die Bestände zu erhalten.

Folgende Empfehlungen wurden als Ergebnisse der Untersuchungen formuliert:

Ein gut gepflegter Baumbestand (Erziehung, Schnitt, Pflanzenschutz) ist entscheidend für einen nachhaltigen Obstbau.

1.    Nur geeignete und regelmäßig angewandte Kulturmaßnahmen führen zum Erfolg. Feuerbrandbekämpfung ist eine Daueraufgabe.

2.    Kulturmaßnahmen (Rückschnitt oder Rodung) stehen in engem Zusammenhang mit der Obstart und der Obstsorte. Nur eine ausreichende Robustheit gegenüber dem Feuerbrand führt zum gewünschten Erfolg.

3.    Hochanfällige Sorten sind schrittweise durch robuste Sorten zu ersetzen (siehe Sortenliste).

4.    Jungbäume müssen zu ihrem Schutz öfter kontrolliert werden und es sind bei Befall entsprechende Kulturmaßnahmen (Rückschnitt) zu ergreifen. Das Entfernen aller Blüten an den Leitelementen vor dem Aufblühen, während den ersten 5 Standjahren, vermindert Infektionen am Traggerüst.

5.    Großkronige Bäume erschweren Kontrolle und Kulturmaßnahmen. Es sind mittelgroßkronige, gut durchlichtete Bäume zu erziehen. Sie erlauben eine bessere Kontrolle und ermöglichen effiziente Kulturmaßnahmen.

6.    Reine Blüteninfektionen müssen in der Regel bei Ertragsbäumen von robusten Sorten nicht entfernt werden.
 
7.    Bei robusten Sorten sind Kulturmaßnahmen nur bei fortschreitendem Befall notwendig. Ein Rückschnitt ins symptomfreie Holz während der Vegetation verhindert die Bildung eines Cankers (Überwinterungsstelle).

8.    Feuerbrand ist nicht immer sichtbar. Mit Latenzbefall ist zu rechnen. Es ist nicht auszuschließen, dass Latenzbefall bei geeigneten Bedingungen in den folgenden Jahren eine Infektionsquelle darstellt.

9.    Hochanfällige, stark befallene Bäume mit fortschreitendem Befall sind schnellst möglich, spätestens im kommenden Winter, zu roden. Sie stellen für die gesunden Bäume eine Gefahr dar.

Ziel aller Kulturmaßnahmen muss es sein, das Infektionspotential möglichst tief zu halten!

Vergleich Schweiz – Österreich
Vergleicht man die Situation in Vorarlberg und der Schweiz, so konnte bei den vergleichenden Begehungen und Befallsdiskussionen ein höheres Infektionspotenzial in Vorarlberg festgestellt werden. Der Grund dafür scheint die allgemein geringere Pflegeintensität, viele empfindliche Birnensorten und eine vorsichtigere Rodungspolitik in Vorarlberg zu sein. Die Dynamik im Schweizer Obstbau und die enge Verflechtung von Erwerbs- und Streu(Feld-)obstbau haben dort die aktive Sortenumstellung im Streuobstbau forciert.

Erhaltung der Zitronengelben Mostbirne
Unter dem Feuerbrand leiden in Vorarlberg speziell empfindliche Birnen auf Hochstämmen, die noch immer zu finden sind. Darunter sind einige Sorten bereits fast vollständig eliminiert worden, wie die „Subira“, „Konstanzer Längler“ oder die „Baldschmiedler“. Die Hauptsorte „Zitronengelbe Mostbirne“, die immer wieder stark befallen war, steht dabei auf der Kippe, d. h. die wüchsigen Jungbäume sind weitestgehend verschwunden. Das Projekt hat aber gezeigt, dass wertvolle Altbäume durch regelmäßige Pflege erhalten werden können.

Wirkstoffe
Im Projekt wurden unter wissenschaftlicher Begleitung mögliche alternative Präparate zu Streptomycin-hältigen Pflanzenschutzmitteln getestet. In einem Stufenverfahren, beginnend mit einem Nährbodentest, danach auf isolierten Blüten im Labor, wurden Wirkstoffe auf ihre Eignung zur Feuerbrandbekämpfung getestet. Waren hier erste positive Ergebnisse zu sehen, wurden die Wirkstoffe dann im Freiland in isolierten Anlagen geprüft.

Mittels künstlicher Inokulation wurde der Erreger in den Versuchsanlagen ausgebracht und unter realen Bedingungen wurden die Prüfsubstanzen im Vergleich zu Streptomycinsulfat und unbehandelten Parzellen getestet. Dabei stellte sich heraus, dass Antinfek, Chitoplant, Juglon und Bloomtime interessante Wirkungsgrade erzielt haben. agroo-preen c1, Akasoil, Feubra PFHM 1-10, Menno-florades, Penergetic P und saures Elektrolyse-Wasser sowie Tschüggiata zeigten keine befriedigende Wirkung und sind daher ungeeignet zur Feuerbrandbekämpfung.

Die Wirkstoffe bzw. Produkte mit guter Wirkung müssen nun ein Zulassungsverfahren durchlaufen, in dem Fragestellungen wie z. B.  Bewertung der Toxizität, Gefährdung der Honigbienen und Gewässerschutz beantwortet werden müssen.
 
Der Erfolg des gemeinsamen Projektes liegt in dem grenzüberschreitenden Zusammenarbeiten. Durch Arbeitsteilung konnten Ressourcen der einzelnen Länder gebündelt werden und in kurzer Zeit wurden Empfehlungen zu den geprüften Wirkstoffen erarbeitet, welche gegen das Feuerbrandbakterium eine gute Wirkung haben. Auch begleitende Untersuchungen zur Phytotoxizität, d. h. zu möglichen unerwünschten Begleitwirkungen auf die Pflanze, wurden angestellt und bei den zur Empfehlung anstehenden Wirkstoffen als pflanzenverträglich eingestuft.

Freilandversuch LVZ Haidegg zur Testung von Präparaten auf ihre Wirkung gegen Feuerbrand:
Feuerbrandbefall in der unbehandelten Kontrolle: 33 % der Blütenbüschel
Wirkungsgrade Prüfmittel: Strepto 67 %, Juglon 26 %, Vacciplant-Mycosin 65 %, Curamin+Vittafos 60 %.