Der Wurzelläsionsnematode ist ein winziger Schädling mit einer Länge von etwa einem Millimeter. Aber es hat eine übergroße Fähigkeit, Kartoffeln in Kanada zu schädigen. Der Grund? Es ist Teil eines Schädlingskomplexes, der die Potato Early Dying (PED)-Krankheit verursacht, die jedes Jahr für große wirtschaftliche Verluste bei Kartoffeln in Kanada verantwortlich ist.
Das Canadian Potato Early Dying Network (CanPEDNet) ist ein Programm, das 12 verschiedene Forschungsprojekte umfasst, die darauf abzielen, das Auftreten und die Auswirkungen der Potato Early Dying-Krankheit in Kanada zu reduzieren. Das Programm, das im Spätherbst 2019 begann, wird im Rahmen des Projektclusters Horticulture 3 des Canadian Agriculture Partnership AgriScience Program unter der Leitung des Canadian Horticultural Council durchgeführt und von einer langen Liste von Partnern aus der Industrie unterstützt. Mehrere Projekte konzentrieren sich auf die Identifizierung und Bekämpfung der für PED verantwortlichen Schädlingsarten.
Ganz oben auf der Liste steht die Verticillium-Welke, eine schwere Pilzkrankheit, die durch den Erreger verursacht wird Verticillium dahliae – sowie mindestens eine Art von Wurzelläsionsnematoden. Über ersteres ist derzeit mehr bekannt als über letzteres, vor allem weil ein Fadenwurmproblem allein schwer zu diagnostizieren ist. Dr. Mario Tenuta ist Professor in der Abteilung für Bodenkunde an der Universität von Manitoba und der Hauptforscher von CanPEDNet.
„Wenn wir an PED denken, denken wir oft an einen ‚Komplex', denn ja, man kann ein Problem mit einem Erreger haben – in erster Linie ist es das V. Dahlien – aber an anderen Orten, wie Ontario und den Maritimes, haben Sie beides Verticillium und der Wurzelläsionsnematode. Und wenn die beiden [in einem Feld] kombiniert werden, hat man eine schwere Krankheit“, sagt Tenuta.
Tenuta stellt fest, dass Nematoden mit Wurzelläsion sich von Kartoffeln ernähren, indem sie winzige Löcher in die Wurzeln stechen, in sie eindringen und sich von darin befindlichen Zellen ernähren. Schließlich verlassen sie die Wurzel und legen Eier entweder innerhalb oder außerhalb der Wurzel in den Boden. Hohe Nematodenschäden sehen aus wie ein „ungesundes Wurzelsystem“, sagt er, mit verkümmertem Wachstum, Chlorose der Pflanze und erhöhter Anfälligkeit für Trockenheit. Nematodenschäden können als Verfärbung der Wurzeln sichtbar sein, sagt er, und Läsionen können sich an dickeren Wurzeln entwickeln. Durch Nematoden verursachte Wunden können Krankheitserregern den Zugang zur Pflanze ermöglichen, was ihre Probleme verschlimmert.
Es gibt viele Arten von Wurzelläsions-Nematoden in Kanada, aber eine Art ist dafür bekannt, Kartoffelzüchtern Probleme zu bereiten: Pratylenchus penetrans. „Mit Kartoffeln interagiert diese spezielle Art V. Dahlien um PED zu verschlimmern“, erklärt Tenuta. „Mit anderen Worten, der Schaden durch V. Dahlien ist vergrößert, und man braucht nicht wirklich zu viele Nematoden in den Wurzeln, um Probleme zu verursachen.“
P. penetrans wurde außerhalb von Ostkanada oder British Columbia noch nicht gefunden. Eine andere Nematodenart, Pratylenchus vernachlässigt, kommt häufig in der Prärie vor und kann bei Raps und Weizen ein Problem darstellen, sagt Tenuta. Aber es ist noch nicht bekannt, ob S. vernachlässigt ist bei Kartoffeln problematisch. Tenuta sagt, dass Kanada in Bezug auf das Verständnis der Nematodenprobleme „weit zurückliegt“. „Wir müssen Grundlagenarbeit leisten – welche Arten gibt es, wo sie sind und in welchem Umfang. Das ist hier ein entscheidender erster Schritt“, sagt er.
CanPEDNet geht diesen Schritt. Dr. Benjamin Mimee ist Nematologe bei Agriculture and Agri-Food Canada am Forschungs- und Entwicklungszentrum Saint-Jean-sur-Richelieu in Quebec. Er leitet die Bemühungen, Nematoden zu sequenzieren, die in Bodenproben gefunden wurden, die in ganz Kanada gesammelt wurden, um zu identifizieren, mit welchen Arten sie interagieren könnten V. Dahlien um synergistische Effekte in der Kartoffel zu zeigen.
„Derzeit haben wir mehr als 2,500 Nematoden getestet“, sagt Mimee. „Wir haben sie unter dem Mikroskop und durch Sequenzierung identifiziert. Danach züchten wir Kolonien von Isolaten aus jeder Provinz und jeder Art; wir werden ihre Pathogenität über den Winter testen. „Unter den identifizierten Isolaten wissen wir, dass es große genetische Unterschiede gibt und dass zwei Arten von Nematoden unterschiedliche Genome haben. Wir werden uns ansehen, wie sie mit interagieren Verticillium und testen Sie, ob ihre Wechselwirkungen mit Verticillium sind anders. Wir wollen wissen, welche Art [und Unterart für P. penetrans] sind für Kartoffeln pathogen und erfassen das tatsächliche Schadenspotenzial, das auf jedem Feld vorhanden ist.“
Mimee sagt, dass der Schlüssel für die Fähigkeit der Züchter, PED zu handhaben, die Artenidentifizierung sein wird. Arten können auf einem Feld gemischt sein, oder Felder können nur eine Art haben, aber selbst wenn es auf einem Feld viele Arten gibt, es sei denn, diese Art ist es P. penetrans, Produzenten haben möglicherweise überhaupt kein Problem. In Alberta arbeitet Dr. Dmytro Yevtushenko, außerordentlicher Professor und Forschungsleiter am Potato Research Laboratory an der University of Lethbridge, im Rahmen von CanPEDNet ebenfalls an der Identifizierung von Nematodenarten.
„Das ultimative Ziel für Alberta ist es, die Schwellenwerte von festzulegen Verticillium und Nematoden, die den Ertrag beeinträchtigen“, sagt er – hoffentlich bis zum Ende der Studie Ende 2022. „PED ist eine der wichtigsten Krankheiten in Kanada. Es ist wahrscheinlich in Ostkanada schwerer, aber immer noch in Westkanada vorhanden. Aber im Gegensatz zu Ostkanada haben wir immer noch ein sehr gemischtes Bild von PED – wir sind uns nicht einmal über die Erreger sicher“, sagt er.
„Wir vermuten, dass [die Erreger von PED in Westkanada] sich von denen in Ostkanada unterscheiden könnten.“ Das Labor von Yevtushenko hat Gewebeproben aus der ganzen Provinz verarbeitet und ein weit verbreitetes Vorkommen bestätigt V. Dahlien, sogar in Feldern mit niedrigem PED. Sie haben keine gefunden P. penetrans, sagt er, obwohl S. vernachlässigt ist anwesend. Ob letzterer für den wirtschaftlichen Schaden verantwortlich ist, will sein Labor herausfinden. Im Januar werden sie ein Echtzeit-PCR-System einrichten, um damit zu beginnen, Boden- und Pflanzenproben intern auf das Vorhandensein von VErticillium sowie andere Phytopathogene. Hersteller sollten eine schnelle Umsetzung der Testergebnisse haben, sagt er.
Die Artenidentifizierung durch Bodentests wird der Eckpfeiler des Managements sein, wenn es um PED geht, sagt Tenuta. Im Moment ist das ein bisschen ein Problem für einige Produzenten. Die erste zu beantwortende Frage ist, ob der Hersteller dies getan hat P. penetrans in einem Feld. „Falls doch, sollten sie sich Sorgen machen“, sagt er. „Wenn sie andere Arten haben als P. penetrans, jetzt kommt es auf die Ebenen an. Sie müssen wirklich hoch sein, damit sich die Produzenten Sorgen machen.“
Bodenuntersuchungen seien das „beste Mittel“ für Erzeuger, um zu verstehen, was ihre Felder befällt, sagt er. Aber nicht alle Tests sind gleich. „Sie können eine Wurzelläsionsanalyse erhalten. Da muss man aufpassen und nachfragen P. penetrans Entschlossenheit und vergewissern Sie sich, dass Sie darauf vertrauen können, dass das Labor bei dieser Bestimmung gute Arbeit leisten kann“, warnt er. „Verschiedene Arten sehen sich sehr ähnlich, daher ist es am besten, wenn es eine molekulare PCR-Diagnostik gibt.“
Sobald das Vorkommen dieser Art bestätigt wurde, haben die Produzenten die Möglichkeit, ein Nematizid einzusetzen, aber diese sind nicht zu 100 Prozent wirksam und „vom Standpunkt der Bodenökologie nicht die beste Option“, sagt Tenuta.
Die beste Option ist ein kultureller Managementansatz, obwohl viele Pflanzen Nematoden beherbergen können und daher nicht dazu verwendet werden können, Schädlingszyklen zu unterbrechen. Erzeuger können „Fallenfrüchte“ wie Sudangras oder Futterperlhirse verwenden, sollten jedoch sorgfältig prüfen, was sie als Rotationskulturen anpflanzen sollen, da Brassicas, Mais und sogar Futterleguminosen Wirte für Nematoden sein können. Die beste Option, sagt Tenuta, ist oft Getreide.
Während die CanPEDNet-Projekte voranschreiten, sollten die Produzenten auf die Ergebnisse gespannt bleiben. „Im Laufe des nächsten Jahres und ein bisschen werden wir viele Informationen und Erkenntnisse über diese Arten herausbringen“, sagt er.