3. Feuerbrand
Die Beurteilung der Feuerbrandanfälligkeit einzelner Sorten ist komplex. Im Feld kann sie je nach Witterungsbedingungen, Blühverlauf, Baumalter und Infektionsdruck mehr oder weniger stark variieren. Im Projekt SOFEM wurde die Anfälligkeit mit gezielten Trieb- und Blüteninokulationen im Quarantänegewächshaus unter kontrollierten und für den Erreger optimalen Bedingungen geprüft. Erhebungen im Feld in den Jahren 2007, 2008 und 2011 dienten dazu, die Ergebnisse der künstlichen Inokulationen unter Praxis-bedingungen zu validieren.
3.1. Triebanfälligkeit
Die Triebanfälligkeit einzelner Apfelsorten wurde mittels künstlicher Triebinokulationsversuche im Quarantäne-gewächshaus geprüft. Von 2008 bis 2011 wurden insgesamt 96 Apfelsorten, 10 Birnensorten und 7 stärkere Veredlungs-unterlagen getestet. Für eine detaillierte Abbildung der Ergebnisse siehe Anhang A, Seite 19.
3.1.1. Methodik
Edelreiser der zu testenden Genotypen wurden auf die Unterlage M9vf T337 veredelt und als Topfpflanzen (Topf-Höhe 35,5 cm, Topf-Durchmesser 7 cm) vier bis fünf Wochen unter optimalen Bedingungen angezogen (Temperatur 18°-25°C bei 70% relativer Luftfeuchtigkeit). Blüten und heranwachsende Wildtriebe wurden regelmässig entfernt; zur Vorbeugung gegen Mehltau wurde ein Schwefelverdampfer und gegen Blattläuse bei Bedarf ein Insektizid eingesetzt.
Nach vier Wochen wurden die Pflanzen auf den kräftigsten Trieb reduziert. Für die Versuche berücksichtigt wurden nur Triebe mit einer minimalen Länge von 10 cm. Als Inokulum diente der Schweizer Erwinia-amylovora-Stamm ACW610rif mit einer Konzentration von 109 cfu/ml1,2. Der Erreger wurde auf Höhe des letzten vollentwickelten Blattes mittels Medizinalspritze direkt in die Spitze der Jungtriebe injiziert (pro Genotyp 10 bis 12 Pflanzen). Die Messung der äusserlich sichtbaren Läsionslänge erfolgte wöchentlich
1 Khan M.A., Duffy B., Gessler C. & Patocchi A., 2006. QTL mapping of fire blight resistance in apple. Molecular Breeding 17, 299-306.
2 Momol M.T., Norelli J.L., Piccioni D.E., Momol E.A., Gustafson H.L., Cummins J.N. & Aldwinckle H.S., 1998. Internal movement of Erwinia amylovora through symptomless apple scion tissues into the rootstock. Plant Disease 82, 646-650.
während drei Wochen. Auf eine vierte Messung wurde aufgrund der Ergebnisse von 2010 verzichtet (Zwischenbericht 2009/10, Kapitel 4.1.2.).
Vom Einstich der Nadel her breiten sich die Bakterien aus; die Einstichstelle und die
Trieb-spitze verfärben sich rostbraun, der Stiel ist grün-grau bis schwarz.
Für die Bewertung der Trieb-anfälligkeit der einzelnen Sorten wurde das Verhältnis der sichtbaren Läsionslänge zur Gesamttrieblänge in Prozent berechnet3.
Als robuste Referenz diente die Sorte Rewena, als anfällige Referenz Gala.
Einstufung der Triebanfälligkeit
Für die Beurteilung der Triebanfälligkeit der Sorten nach künstlicher Triebinokulation wurde im SOFEM die Läsionslänge in Prozent der Gesamttrieblänge drei Wochen nach Inokulation mit der anfälligen Referenzsorte Gala verglichen:
Die über mehrere Jahre hinweg wiederholten Triebinokulationen haben gezeigt, dass auch unter standardisierten Bedingungen die Anfälligkeit einzelner Sorten erhebliche Schwankungen zeigen kann (Abb. 1). Es ist somit wichtig, die Versuche mehrmals zu wiederholen. Auch hat sich die Beurteilung der Sorten im Vergleich zur anfälligen Referenzsorte Gala gemäss obiger Tabelle bewährt und erlaubte den Quervergleich verschiedener Testserien.
Robuste Sorten zeigten konstant weniger als 40 % der Läsionslänge von Gala.
Abb. 1: Die Referenzsorten Gala (anfällig) und Rewena (robust) im Jahresvergleich nach künstlicher Triebinokulation. Dargestellt ist die Läsionslänge in Prozent zur Gesamttrieblänge drei Wochen nach Inokulation. Die Zahl entspricht der Einteilung im Vergleich zur anfälligen Referenz-sorte Gala (1 = resistent, 9 = sehr hoch anfällig).
3 Le Lezec M. & Paulin J.P., 1984. Shoot susceptibility to fire blight of some apple cultivars. Acta Horticulturae 151, 277-281.
Triebanfälligkeit % im Vergleich zu Gala
1 = resistent = 0
3. Feuerbrand
3.1.2. Resultate und Interpretation
Die Triebinokulationsversuche zeigen, dass sich die Sorten bezüglich der visuell wahrnehmbaren Ausbreitung der Bakterien im Wirtsgewebe unterscheiden. Als robust wurden im Projekt die Sorten eingestuft, welche eine sichtbare Läsion unter 40 % im Vergleich zu Gala zeigen. In Abbildung 2 sind die Ergebnisse der Triebinokulationen der 17 in der ACW-Flugschrift Nr. 129 „Beschreibung von Mostapfelsorten“
beschriebenen Sorten sowie der anfälligen Referenzsorte Gala dargestellt. Unter diesen Sorten gibt es eine gewisse Unsicherheit bei der frühreifen Re-Sorte Reglindis, die bei der Testung im Jahr 2009 eine Läsionslänge von über 60% im Vergleich zu Gala erreichte, in anderen Versuchen aber besser abschnitt. Reglindis kann in Lagen mit hohem Feuerbranddruck deshalb nicht ohne weiteres empfohlen werden. Die robustesten Sorten wie Rewena und Enterprise zeigten in manchen Tests weniger als 10 % der Läsionslänge von Gala. Wie in Abbildung 2 am Beispiel von Gala ersichtlich, zeigen anfälligere Sorten oft eine beträchtliche Streuung der prozentualen Läsionslängen zwischen einzelnen Versuchsjahren.
Abb. 2: Triebanfälligkeit der 17 für den Mostapfelanbau hochwertigen Apfelsorten nach künstlicher Triebinokulation. Dargestellt ist die Läsionslänge in Prozent zur Gesamttrieblänge drei Wochen nach Inokulation. Die Zahl entspricht der Einteilung im Vergleich zur anfälligen Referenzsorte Gala (1 = resistent, 9 = sehr hoch anfällig).
3.1.3. Asymptomatischer Befallsfortschritt
Die Triebanfälligkeitstests im Gewächshaus zeigen, dass sich das Feuerbrandbakterium im Gewebe optisch nicht bei jeder Sorte gleich schnell ausbreitet. Auch gibt es deutliche Sortenunterschiede in der sichtbaren Läsionslänge. Diese Erkenntnis ist wertvoll für die Praxis, da eine Sanierung durch geeignete Kulturmassnahmen am aussichtsreichsten ist, wenn sich die Bakterien in der Wirtspflanze langsamer ausbreiten. Dies bedeutet jedoch nicht, dass in den äusserlich gesund aussehenden, grünen Pflanzenteilen nicht bereits Bakterien vorhanden sind. Dies ist für die Praxis insofern brisant, da diese Bäume als „unerkannte“ Infektionsquellen gelten könnten und somit gesunde Wirtspflanzen im Umfeld gefährden.
Zu den Untersuchungen zum asymptomatischen Befalls-fortschritt siehe Zwischenbericht 2008/09 Kapitel 5.4 sowie Zwischenbericht 2009/10 Kapitel 5.1.
3.2. Blütenanfälligkeit
Unter Feldbedingungen stellt die Blüte den wichtigsten Infektionsweg für das Bakterium dar4. Wenn zur Blütezeit eine hohe Infektionsgefahr herrscht, können grundsätzlich alle Kernobstsorten vom Feuerbrand befallen werden.
Blüteninokulationsversuche erweitern somit das Anfälligkeits-bild einer Sorte und verbessern die Aussagekraft für die Situation im Feld.
Im SOFEM Projekt wurden 2011 10 Sorten auf ihre Blütenanfälligkeit geprüft. Die Versuche erfolgten sowohl im Quarantänegewächshaus an der ACW als auch im Freiland, in Zusammenarbeit mit dem Kompetenzzentrum Obstbau Bodensee KOB (G. Bantleon). In der Schweiz gilt der Feuerbranderreger Erwinia amylovora als Quarantäne-organismus, künstliche Inokulationen im Freiland sind daher nicht möglich. Deshalb führte man diese Versuche auf einer Parzelle in isolierter Lage in Deutschland durch.
3.2.1. Methodik
Testung im Quarantänegewächshaus
Die Anzucht von Versuchsbäumen mit möglichst gutem Blütenansatz verlangt eine gezielte Vorbereitung. Um die Blüte hinauszuzögern und zeitlich zu steuern wurden zweijährige Bäume während des physiologischen Winterschlafs bei 2°C gekühlt. Nach der Kühllagerung wurden die Bäume in 5-Liter-Töpfe getopft und bei Aussen-bedingungen zum Austreiben
gebracht. Die Inokulation erfolgte bei Vollblüte (BBCH65). Mittels Sprüh-flasche wurde jede Blüte einzeln inokuliert (Menge pro Blüte: 200 µl). Als Inokulum diente analog zu den
Triebinokulationen der Schweizer Erwinia amylovora-Stamm ACW610rif mit einer Konzentration von 108 cfu/ml (EPPO Richtlinie PP1/166(3)). Pro Blütenbüschel wurden jeweils vier Blüten inokuliert. Nicht inokulierte Blüten und Blütenbüschel wurden markiert und am folgenden Tag entfernt. Bedingt durch die Blühbereitschaft der Sorten ergaben sich Unterschiede in der Anzahl verfügbarer Blütenbüschel. Das Klima wurde auf 25°C tagsüber und 15°C nachts bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 70% eingestellt. Bonitiert wurde die Stärke der Symptome auf einer Skala von 1 bis 9, jeweils 4, 7, 10, 14, 21 und 28 Tage nach Inokulation. Die für die Beurteilung benutzte Skala wurde in einem Vorversuch im Herbst 2010 entwickelt (Anhang B, Seite 23).
Testung im Freiland
Die Inokulation erfolgte an dreijährigen Topfbäumen bei mindestens 50 % offener Blüten (je nach Sorte BBCH65 bis BBCH67). Mit einem Mesto®-Drucksprüher wurden ausgewählte Blütenbüschel mit einer Bakteriensuspension hoher Virulenz (Erwinia amylovora-Stamm 385, 108 cfu/ml) amylovora. CAVI Publishing, Wallingfort UK, 9-37.
3. Feuerbrand
nach der im Anhang B dargestellten Skala 1-9 bonitiert. Die im Projekt SOFEM erarbeitete Skala konnte somit auch anhand von Freilandversuchen validiert werden. Während der 22-tägigen Versuchsdurchführung lag die Tages-durchschnittstemperatur bei 14.9 °C. Bei der Inokulation am 26. Mai waren mit 17 °C mittlerer Tagestemperatur und nasser Witterung die Bedingungen für eine Blüteninfektion erfüllt (Prognosemodell MARYBLYTTM). Nach dem Prognosemodell MARYBLYTTM kommt eine Blüteninfektion zustande, wenn folgende vier Bedingungen am selben Tag erfüllt sind:
Geöffnete, intakte Blüte (Stempel und Staubbeutel vorhanden).
Ab offener Blüte 110 Stundengrade über 18.3°C (Periode mit mehreren warmen Tagen).
Tagesdurchschnittstemperatur über 15.6 °C.
Regen (mind. 0.25 mm) oder Tau; oder am Vortag mehr als 2.5 mm Regen.
3.2.2. Resultate und Interpretation
Auch bei den Blüteninokulationsversuchen sind zwischen den Sorten Unterschiede in der Ausprägung und Stärke der Symptome feststellbar. Detaillierte Ergebnisse sind im Anhang C, Seite 31 dargestellt.
In Boniturklasse 4 werden die Blüten an der Basis der Stiele abgeworfen, in Boniturklasse 5 bildet sich im Blütenstandstiel eine Narbe, die oft auch zu einem Abwurf führt (Abb. 3).
Abb. 3: Feuerbrandsymptome nach künstlicher Blüteninokulation.
Boniturklasse 5: gut erkennbar sind die sich bildende Trennungsnarbe im Blütenstandstiel (1) und die fehlende Verfärbung im Holz (2).
Bei Sorten mit einem hohen Anteil an Blütenbüscheln in den Klassen 3 bis 5 beschränken sich die sichtbaren Symptome auf die Blütenorgane. Dem gegenüber breitet sich der sichtbare Befall bei der feuerbrandanfälligen Sorte Gala weiter im Baum aus. Im Holz ist eine klare Nekrose zu erkennen. Bei den Blüteninokulationen im Gewächshaus schnitten alle getesteten Sorten deutlich besser ab als Gala.
Im Freiland erzielten Reanda, Remo und Rewena gute Ergebnisse während Reglindis eine höhere Anfälligkeit offenbarte. Die ziemlich starke Ausprägung der Symptome im Freiland könnte an der sehr feuchten Witterung und hohen Blattnässe liegen. Feuchte und Nässe gelten zusammen mit
der Temperatur als Schlüsselfaktoren für Feuerbrand-infektionen56
.
3.2.3. Vergleich Trieb- / Blütenanfälligkeit
Ob und wie Blüten- und Triebanfälligkeit korrelieren ist unklar.
Bisher durchgeführte Arbeiten konnten keine eindeutige Korrelation zeigen7,8.
Abbildung 4 auf Seite 11 vergleicht die Ergebnisse der künstlichen Trieb- und Blüteninokulationen für die zehn Sorten, die 2011 im SOFEM Projekt auf ihre Blütenanfälligkeit geprüft worden sind, sowie für die anfällige Standardsorte Gala. Für eine zuverlässige Aussage sind zusätzliche Versuche mit weiteren Sorten nötig.
3.3. Anfälligkeit unter Feldbedingungen
Im Feld sind die Bedingungen viel komplexer als bei der kontrollierten Klimasteuerung im Gewächshaus. Erhebungen von Praxisdaten ergänzen die künstlichen Inokulationsversuche und können sie validieren helfen.
Feldbeobachtungen 2007, 2008 und 2011 zeigten, dass Sorten, die bei den Tests im Gewächshaus schlecht abschneiden, in der Regel auch im Feld zu den anfälligen gehören. So zum Beispiel die Sorten Blauacher Wädenswil und Topaz, die aufgrund ihrer Saft- und Fruchteigenschaften durchaus interessant wären.
In den Wintermonaten 2008 – 2009 erhielten ausgewählte Baumbesitzer und Mostobstproduzenten der Kantone BE, LU, SG, TG und ZH einen Fragebogen für die Beurteilung des Feuerbrandbefalls bei Streuobstsorten auf Hoch- und Halbstamm zugestellt. Details in den Zwischenberichten 2008/09 (Kap. 5.3.) und 2009/10 (Kap. 4.3.).
In den Jahren 2009 und 2010 konnten keine spezifischen Aussagen zur Anfälligkeit einzelner Sorten unter Feldbedingungen gemacht werden. Die durch Feuerbrand verursachten Schäden waren insgesamt sehr gering. Die ungünstige Witterung während der Kernobstblüte und das dadurch niedrige Infektionspotential limitierte das Feuerbrandrisiko erheblich.
2011 führten die sommerlichen Temperaturen, zumindest regional, wieder zu einer hohen Infektionsgefahr. Basierend auf Befallsrückmeldungen der Kantonalen Fachstellen konnten einige ausgewählte Standorte für gezielte Felderhebungen besucht werden. infection of pomaceous flowers by Erwinia amylovora. Phytophatology 90, 1352-1357.
7 Berger F. & Zeller W., 1994. Resistenz von Apfel- und Birnensorten gegen Feuerbrand nach Blüteninfektion. Obstbau 8, 403-404.
8 Le Lezec M., Babin J. & Lecomte P., 1986. Sensibilité des variétés américaines et européennes de pommier au feu bactérien.
Arboriculture frutière 388, 23-29.
1
2
1
3. Feuerbrand
3.4. Genetische Marker
Rund 65 Sorten aus den Triebanfälligkeitstests wurden auf das Vorhandensein der SCAR-Marker AE10-375 und GE-8019 (im KTI-Projekt 6502.2 BTS-LS entwickelt) sowie im Jahr 2010 zusätzlich auf der SSR-Marker CH02b07 und CH02a10 geprüft. Die genannten SCAR-Marker wurden anhand einer Fiesta x Discovery Population entwickelt, die SSR-Marker flankieren das Resistenz-QTL auf Chromosom 10 von Florina. Die molekularen Analysen sind im Zwischenbericht 2008/09 Kap. 7 beschrieben.
Keine der getesteten Sorten weist alle Marker auf. Welche Sorten die SCAR-Marker, bzw. FL10 aufweisen ist in den Abbildungen im Anhang A ersichtlich. Bei einigen Sorten aus dem Mittelfeld konnten beide SCAR-Marker nachwiesen werden, zudem weisen nicht alle als robust eingestuften Sorten die Marker auf. Es zeigt sich, dass die bisher bekannten Marker alleine noch nicht genügen, um die Feuerbrandresistenz einer Sorte molekular festzustellen.
Künstliche Inokulationsversuche, ergänzt durch Felderhebungen, sind daher noch immer der beste Weg für die Beurteilung der Feuerbrandanfälligkeit einzelner Sorten.
Abb. 4: Trieb- und Blütenanfälligkeit im Vergleich. Durchschnittliche Läsionslänge in Prozent der Gesamttrieblänge drei Wochen nach Inokulation, beziehungsweise Anteil Blütenbüschel ganz krank und/oder mit sichtbarer Nekrose im Holz (Boniturklasse grösser als 5).
0.0
Läsionslänge nach 3 Wochen (%)
Triebinokulation
4. Datenbank Feuerbrandanfälligkeit
4. Datenbank
Feuerbrandanfälligkeit
Die Beurteilung der Feuerbrandanfälligkeit ist komplex, doch kann sie mit steigender Anzahl an gesammelten Daten nach und nach genauer abgesichert werden. Die Aufarbeitung der Testergebnisse und das Zusammenführen von gesammelten Informationen erfolgten anhand eines im Projekt entwickelten Arbeitstool. Diese Access-Datenbank diente auch der Selektion von geeigneten Sorten für die Versuche und der strukturierten Ablage von Informationen zu feuerbrand-robusten Mostapfelsorten (Abb. 5).
Erfasst wurden Angaben zur Feuerbrandanfälligkeit von Apfel- und Birnensorten sowie von Veredlungsunterlagen. Die Datenbank wird auch in Zukunft als zentrale Ablage von Testergebnissen und Feldbeobachtungen aus verschiedenen Projekten, aber auch von Erfahrungen der kantonalen Fachstellen sowie von gesammelten Literaturangaben in- und ausländischer Quellen dienen.
Abb. 5: Auszug aus der Datenbank. Quelle: B = Beobachtung im Feld, L = Literaturangabe, T = Testung (künstliche Triebinokulation). Die Zahlen entsprechen der Anzahl Meldungen pro Anfälligkeitsklasse (2 = sehr schwach anfällig, 9 = sehr hoch anfällig). Blau hervorgehoben ist die Einstufung aufgrund Feldbeobachtungen im Jahr 2011.
SORTE Quelle 2 3 4 5 6 7 8 9
21/5/215 T 2
21/5/215 Ergebnis 2
Bb 03.040 T 2
Bb 03.040 Ergebnis 2
Blauacher Wädenswil B 2 1 4
L 1
T 1 1 2
Blauacher Wädenswil Ergebnis 1 2 1 2 6
Gala B 1 1 4
Liberty Ergebnis 6 9 2
Opal T 2 1
Opal Ergebnis 2 1
Reglindis B 1
L 2 7 2
T 1 2
Reglindis Ergebnis 2 8 3 2
Rewena B 4 1
L 9 4 1
T 3 2 2
Rewena Ergebnis 16 7 3
Schneiderapfel B 4 2
T 4 2 1 1
Schneiderapfel Ergebnis 4 4 2 3 1
Topaz B 1 3 1
L 1 1 2
T 1 3 2 1
Topaz Ergebnis 2 4 1 6 2 1