Kartoffelfäule integrierte Bekämpfung mit molekularen Methoden Dr. Andreas Keiser und Dr. Patrice de Werra Gruppe Ackerbau und Pflanzenzüchtung Konzept zur integrierten Bekämpfung der pektinolytischen Bakterien in der Kartoffelproduktion t 1
5 verschiedene Bakterien, aber ähnliche Symptome Die pektinolytischen Bakterien lösen die Zellwände auf und verursachen Fäulnis. Anaerobe Bedingungen fördern die Bakterien. Eine zuverlässige visuelle Unterscheidung der Symptome Gefässbündelverbräunung der Bakterien im Feld ist nicht möglich!! Bakterielle Welke Schwarzbeinigkeit Stängelfäule Nassfäule Wirtschaftliche Bedeutung In Europa wichtigster Grund für die Abweisung von Pflanzgutposten bei der Zertifizierung (noch vor den Virosen). Allein in Holland wird der jährliche Verlust in der Pflanzgutproduktion auf ca. 30 Millionen Euro beziffert. In der Schweiz wird der gesamte jährliche Verlust wird auf rund 2.600.000 CHF geschätzt. 2
Risikofaktoren im Jahresverlauf Übertragung bei der Manipulation Dickeya und Pectobacterium? Pflanzgutbefall Krankheitsentwicklung? Sortenanfälligkeit? Überdauern der Bakterien: Wirtspflanzen in der FF? In Unkräutern? In Flüssen (Bewässerung)? Im Boden? Übertragung bei der Ernte? Übertragung von der Mutterpflanze auf die Tochterknollen? Übertragung mit dem Bodenwasser Einfluss von Standort und Klima? Nachweis des latenten Befalls im Pflanzgut? 5 Bakterienarten Dickeya sp. Pectobacterium atrosepticum Pectobacterium wasabiae P. c. subsp. brasiliense P. c. subsp. carotovorum 3
Pflanzgutanalysen mittels PCR phosphate buffer, overnight at 100 rpm, 4 C Seed lot A: 300 tubers 1 2 3 6 6 x 50 tubers DNA extraction PCR or Q PCR gel Enrichment DPEM (2 days at 26 C) 6 tubes (1 to 6) multiplication Dsp 0.4 % Pc 1.4 % Bedeutung von Pflanzgut, Standort und Anbau? 8 Pflanzgutposten (4 CH, 4 F) Standort CH 1 CH 2 CH 3 F 1 F 2 2010 2011 2012 Pflanzgutanalysen Mit PCR für Dsp, Pcc and Pa. Bonitierung des Befalls im Feld + Identifizierung mit Elisa test and PCR Erhebung von Standortdaten und Anbautechnik. (Niederschlag, Wasserspannung im Boden, Temp.) 4
% Schwarzbeinigkeit im Feld in Abhängigkeit von Pflanzgutbefall und Standort Zuverlässigkeit der Pflanzgutanalyse (4 Jahre Feldversuch, 5 Standorten) Lab / Feld Lab + / Feld + Lab + / Feld Lab / Feld + test OK test OK falsch positive falsch negative 5
Pflanzgutanalysen: Importposten CH 2014 Herkunft 2014 Dsp Patr Pwas Pcbr Probe Q PCR Q PCR PCR PCR Östereich 1 0% 0% 0% 2.2% Pcbr Östereich 2 0% 0% 0% 0 0.4% Deutschland 3 0% 0% 2.2% 3.5% Pcbr Deutschland 4 0% 0% 0% 0.8% Deutschland 5 0% 0% 0.4% 0 0.8% Deutschland 6 0% 0% 0 0.8% >3.5% Pcbr Deutschland 7 0% 0% 0% 0% Deutschland 8 0% 0.8% 0 0.8% 0 0.4% Patr Niederland 9 0% 0% 0% 0.4% Niederland 10 0% 0% 0.4% 0.4 0.8% Niederland 11 0% 0% 0% 0% Niederland 12 0% 0% 0% 0% Niederland 13 0% 0% 0% 0% Niederland 14 0% 0% 0% 0% Niederland 15 0% 0% 0% 0% Niederland 16 0% 0% 0% 0% Niederland 17 0% 0% 0% 0% Frankreich 18 0% 0% 0% 0% Frankreich 19 0% 0% 0% 0% Frankreich 20 0% 0% 0% 0% Frankreich 21 0% 0% 0% 0% BFH-Zentrum Frankreich 22 0% 0% 0% 0% Nahrungsmittelsysteme Entscheid Pflanzgutanalysen: Vermehrunsposten Schweiz 2014 (ausgewählte Vermehrungsposten Schweiz) 2014 Dsp Patr Pwas Pcbr Entscheid Herkunft Probe Q PCR Q PCR PCR PCR Suisse M1 0% 0% 0% 0% Suisse M2 0% 0% 0% 0% Suisse M3 0% 0% 0% 1.4% Pcbr Suisse M4 0% 0% 0% >3.5% Pcbr Suisse M5 0% 0% 0.4% 0.4% Suisse M6 0% 0% 1.4% 0% Suisse M7 0% 0% 0% 2.2% Pcbr Suisse M8 0% 0% 0% 0.8% Suisse M9 0% 0.8% 0% 0% 0.8% Suisse M10 0% 0% 0% 3.5% Pcbr Suisse M11 0% 0% 0% >3.5% Pcbr Suisse M12 0.4% 0% 0% 0.8% Dsp Suisse M13 0% 0% 0.8% >3.5% Pcbr Suisse M14 0% 0% 0% 0% 6
Pflanzgutanalysen: Vermehrunsposten Schweiz 2014 (ausgewählte Vermehrungsposten Schweiz) 2014 Dsp Patr Pwas Pcbr Entscheid Feld Befall faule Stängel od. Knolle Herkunft Probe Q PCR Q PCR PCR PCR Suisse M1 0% 0% 0% 0% < 0.1% Suisse M2 0% 0% 0% 0% < 0.1% Suisse M3 0% 0% 0% 1.4% Pcbr < 0.1% Suisse M4 0% 0% 0% >3.5% Pcbr 0.6% Pcbr (4/4) Suisse M5 0% 0% 0.4% 0.4% < 0.1% Suisse M6 0% 0% 1.4% 0% < 0.1% Suisse M7 0% 0% 0% 2.2% Pcbr >0.1% Pcbr Suisse M8 0% 0% 0% 0.8% < 0.1% Suisse M9 0% 0.8% 0% 0% 0.8% < 0.1% Suisse M10 0% 0% 0% 3.5% Pcbr >0.2% Pcbr Suisse M11 0% 0% 0% >3.5% Pcbr >0.2% Pcbr Suisse M12 0.4% 0% 0% 0.8% Dsp >0.2% Feld 1: Pcbr (4/5) und Pwas (1/5) Feld 2: Pcbr Suisse M13 0% 0% 0.8% >3.5% Pcbr 5.0% Pcbr Suisse M14 0% 0% 0% 0% < 0.1% Auftreten der verschiedenen Bakterien???? 2015 2016 2017 2018 7
Zusammenfassung Der latente Pflanzgutbefall ist der wichtigste Faktor in der Bekämpfung. Die Pflanzgutanalyse mittels PCR eignet sich für den routinemässigen Einsatz bei der Zertifizierung von Pflanzgut. Ein kontinuierliches Monitoring zur Beobachtung der Entwicklung der Bakterien ist ein wichtiger Teil der Bekämpfung der Schwarzbeinigkeit. Bis 2012 war Dickeya in der Schweiz dominierend, danach hat sich Pectobacterium carotovorum subsp. brasiliense stark ausgebreitet. 2015 und 2016 wird die HAFL im Auftrag der Swisssem ausgewählte Import- und Vermehrungsposten untersuchen. Bis 2017 soll eine definitive Lösung im Rahmen der Zertifizierung gefunden werden. 8