Vor dem Heilen steht die Diagnose – auch bei Pflanzenkrankheiten

Kommt ein Patient mit Beschwerden zu seinem Arzt, so erwartet er zunächst eine genaue Diagnose, bevor mit der Behandlung begonnen wird. Was in der Humanmedizin selbstverständlich ist, gilt auch für die Phytomedizin – wie die Lehre von den Pflanzenkrankheiten bezeichnet wird. Auch hier kommt es darauf an, Krankheitserreger von Kulturpflanzen rasch und vor allem exakt zu diagnostizieren, um gesunde und hochwertige Pflanzen produzieren zu können. Auf der 55. Deutschen Pflanzenschutztagung in Göttingen treffen sich vom 25. – 28. September führende Experten aus dem deutschsprachigen Raum, um neue Ergebnisse zu Pflanzenkrankheiten zu präsentieren und innovative diagnostische Verfahren vorzustellen. Gemäß seiner großen Bedeutung sind dem Bereich „Diagnose und Nachweisverfahren“ mehrere Sektionen gewidmet.

Eine relativ neue biotechnologische Arbeitstechnik, mit der auch geringste Spuren von genetischem Material (DNA) aufgespürt werden können, ist die Real-time PCR. Dieses hochempfindliche Verfahren wird verstärkt in der Diagnose eingesetzt, um Schadorganismen wie Pflanzenviren oder Pilze auch quantitativ nachzuweisen. Ein aktuelles Problem sind zum Beispiel Pilze der Gattung Fusarium. Diese Krankheitserreger an verschiedenen Kulturpflanzen sind in den vergangenen Jahren stärker in das Blickfeld der Öffentlichkeit gerückt, da sie für die Bildung von Pilzgiften, so genannten Mykotoxinen, verantwortlich sind. Wissenschaftler der Universität Göttingen haben basierend auf Real-time PCR eine Methode entwickelt, mit der sich geringste Mengen Fusarium-DNA in infizierten Maisproben quantitativ bestimmen lassen. Auslöser für die in der Feldfrucht Mais gefürchteten Kolbenfäule ist Fusarium verticillioides.

Mit der gleichen Technik wurde ein Diagnosesystem etabliert, mit der bei Weizen die Art und vor allem die Menge der verschiedenen Fusarium-Pathogene im Erntegut bestimmt werden kann. Fusarium-Arten rufen in Getreide die partielle Taubährigkeit hervor. In einem Verbundprojekt mit den Pflanzenschutzdiensten der Länder wurden umfangreichen Daten erarbeitet, die die Grundlage für ein Prognosemodell bilden, das die Zentralstelle der Länder für EDV-gestützte Entscheidungshilfen und Programme im Pflanzenschutz (ZEPP) jetzt entwickelte. Es ermöglicht dem Landwirt, bei Bedarf ganz gezielt Pflanzenschutzmaßnahmen zu ergreifen (siehe auch Presseinformation: Jenseits der Kristallkugel vom 26.9.2006).

Ein weites Feld für die Diagnose von Pflanzenkrankheiten hat sich durch den globalen Handel aufgetan. Krankheitserreger wie Pilze, Bakterien, Nematoden, Insekten, Viren und Viroide werden über Ländergrenzen, zum Teil sogar über Kontinente hinweg verschleppt. Oft werden Krankheiten unerkannt eingeschleppt, da nicht alle Pflanzenarten Symptome der Krankheit zeigen. Konkretes Beispiel: Das „Potato spindle tuber viroid“, ein Quarantänepathogen, das vermutlich mit kontaminiertem Saatgut eingeschleppt werden kann und unter anderem Tomaten befällt. Wissenschaftler der Deutschen Sammlung für Mikroorganismen und Zellkulturen (DSMZ) und der Biologischen Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft (BBA) haben ein Real-time PCR-Verfahren entwickelt, mit dem das Viroid im Saatgut bereits bei der Einfuhr rasch und sicher nachgewiesen werden kann. Aufwändige Nachweise an Jungpflanzen, so erläutern sie auf der Tagung, könnten somit entfallen.

Auch die Züchtung ist auf eine eindeutige Diagnose von Pflanzenviren angewiesen, denn nur so ist die Entwicklung von virusresistenten Pflanzensorten möglich. Aus diesem Grund wird die Pflanzenschutztagung in Göttingen nicht nur von Phytomedizinern, sondern auch von Züchtungsforschern rege besucht.

Mitteilungen der Biologischen Bundesanstalt, Band 400, 2006, 496 S. (Tagungsband):
Vortrag Nr. 01-3 am 25.9.06, S. 66
Poster Nr. 096, S. 196
Poster Nr. 280, S. 456
Weitere Beispiele für neue Diagnose- und Nachweisverfahren im Tagungsband:
S. 180 – 197
Hintergrundinformation:
Die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) ist eine seit ca. 20 Jahren bekannte biotechnologische Arbeitsmethode, um die Erbsubstanz DNA zu vervielfältigen. Nach dem „Kopieren“ wird mittels Gelelektrophorese eine Detektion der DNA möglich. Die PCR wird in biologischen und medizinischen Laboratorien für eine Vielzahl verschiedener Aufgaben verwendet, um Erbkrankheiten und Virusinfektionen zu erkennen oder genetische Fingerabdrücke zu erstellen und zu überprüfen. Auch bei den Phytomedizinern wird die inzwischen kostengünstige Methode als Diagnosehilfe umfassend genutzt.

Die Real time PCR beruht auf dem Prinzip der herkömmlichen PCR. Neu sind zwei wesentliche Dinge: Auch kleinste Mengen an DNA im Bereich 10-12 bis 10-14 Gramm können quantitativ bestimmt werden. Ein weiterer entscheidender Vorteil ist, dass nur ein Arbeitsschritt bis zur genauen Detektion notwendig ist, was Zeitgewinn bedeutet. Die Daten sind sofort im PC verfügbar und das Kontaminationsrisiko ist gering. (siehe auch: www.wikipedia.de)