PATDOG: Olfaktorisches Erkennen von pflanzenpathogenen Schaderregern in Dauerkulturen im Obstbau

Die Detektion der Erreger von Pflanzenkrankheiten in latenten (symptomlosen) Pflanzen und das Auffinden symptomtragender, erkrankter Pflanzen in einem dichten und/oder weitläufigen Bestand stellen in der Praxis eine große Herausforderung dar. Aktuell erfolgt die Detektion von symptomlosen Krankheitserregern über eine stichprobenartige Entnahme von Proben mit anschließender Laboruntersuchung.

Durch die limitierte Anzahl an untersuchten Pflanzen können Infektionen leicht unentdeckt bleiben. In Obstanlagen bleiben auch kleinere symptomatische Krankheitsausbrüche häufig unentdeckt, können sich aber unter geeigneten Bedingungen in kurzer Zeit zu einem ernsten Befall entwickeln. Mit Hilfe von ausgebildeten Spürhunden ist im Gegensatz dazu eine flächendeckende Untersuchung großer Pflanzenbestände schnell und effizient möglich.

Bei der Verbreitung der Erreger spielt infiziertes Pflanzmaterial neben der Ansteckung von Pflanze zu Pflanze eine große Rolle.

Werden bereits infizierte Pflanzen ausgepflanzt, die Erkrankung aber erst zu einem späteren Zeitpunkt entdeckt, kann sich der Erreger unbemerkt in der Pflanze oder auch im Bestand ausbreiten. Bei mehrjährigen Pflanzen können Infektionen zum Teil auch erst mehrere Jahre nach der Pflanzung sichtbar werden. Unentdeckte Infektionen können in der Folge zu großen Ertragsausfällen und nachfolgend erheblichen Kosten für die Sanierung befallener Kulturen führen.

Hunde haben einen ausgesprochen guten Geruchssinn, der vom Menschen zum Beispiel zum Auffinden gefährlicher oder illegaler Substanzen sowie zur Detektion von humanpathogenen Krankheitserregern verwendet wird. Hunde werden weiters eingesetzt, um Gerüchen mit biologischem Ursprung oder lebender Organismen aufzufinden. Ein Beispiel dafür wären Hunde die zur Suchen nach dem Asiatischen Laubholzbockkäfer oder Borkenkäfern verwendet werden. Der Geruchssinn von Hunden ist sowohl quantitativ als auch qualitativ extrem leistungsfähig, so können nicht nur Organismen artspezifisch zugeordnet, sondern auch einzelne Individuen erkannt werden. Außerdem werden flüchtige Substanzen schon in geringsten Konzentrationen (bis zu 0,5 ppt) entdeckt.

Da sich die Physiologie jedes Organismus durch Erkrankungen verändert, ändert sich auch der individuelle Geruch. Diese Tatsache wird z.B. für das olfaktorische Erkennen von Krankheiten bei Menschen durch Hunde eingesetzt und ist auch die Basis für das Aufspüren pflanzlicher Krankheitserreger.

Ziel des Projektes ist es herauszufinden, ob Spürhunde darauf trainiert werden können die Erreger von Feuerbrand (Erwinia amylovora) und des Kastanienrindenkrebses (Cryphonectria parasitica) in Pflanzenbeständen zu erkennen und zu unterscheiden und ob die Hunde diese pathogenen Mikroorganismen auch in geringen Konzentration finden können. Damit soll eine neue Methode etabliert werden, Erreger von Pflanzenkrankheiten in mehrjährigen Kulturen mit Hilfe trainierter Hunde frühzeitig und rasch zu detektieren. Der Vorteil dieser Methode liegt in dem nicht invasiven, raschen und sensitiven Auffinden der genannten Schaderreger. Ein frühes, sicheres Auffinden von Pflanzenkrankheiten bzw. deren Erreger kombiniert mit raschen Hygienemaßnahmen kann eine weitere Ausbreitung verhindern und somit ein effizientes Werkzeug im Rahmen einer integrierten Bekämpfungsstrategie darstellen.

Im Rahmen des Projektes soll herausgefunden werden, bis zu welchen Konzentrationen die Hunde die Pathogene finden und treffsicher anzeigen können bzw. ob die Hunde in der Lage sind, die zu detektierenden Krankheitserreger von verwandten Arten sicher zu unterscheiden. Bei Freilanduntersuchungen sollen Daten zur Effizienz der Hunde erarbeitet werden. Dazu gehören etwa die Vollständigkeit des Absuchens der zu untersuchenden Flächen oder die Höhe der Trefferquote beim Anzeigen infizierter Pflanzen. Es wird auch erarbeitet, wie exakt Hunde die infizierten Pflanzen(teile) erkennen können.
Bei Versuchen unter kontrollierten Bedingungen im Gewächshaus der AGES soll festgestellt werden, ob die Hunde bei ihrer Arbeit die Pathogene von Pflanze zu Pflanze übertragen können bzw. wie hoch das damit verbundene Ausbreitungsrisiko dieser Modellschaderreger ist.

Darüber hinaus soll ein Anforderungsprofil für Pflanzenschutz-Hundeteams erstellt werden, das als Basis für die Inhalte einer entsprechenden Ausbildung dient. Daraus kann eine mögliche Zertifizierung für Hundetrainer*innen und Hunde entwickelt werden.

Feuerbrand ist eine bakterielle Pflanzenkrankheit, die unter günstigen Witterungsbedingungen und dem Vorhandensein eines entsprechenden Inokulums enorme wirtschaftliche Schäden an Kernobst verursachen kann. Eine direkte Bekämpfung des Erregers durch Pflanzenschutzmittel ist nur vorbeugend möglich, aber es gibt es kaum gut wirksame zugelassene Präparate, die eingesetzt werden könnten. Vorbeugende und sanierende Kulturmaßnahmen nehmen daher einen überaus wichtigen Stellenwert im Rahmen einer Bekämpfungsstrategie ein.

Der pilzliche Schaderreger C. parasitica befällt die Rinde von Stämmen und Ästen der amerikanischen und europäischen Edelkastanien und unterbricht die Wasser-Nährstoffaufnahme. Oberhalb der Befallsstelle welken die Bäume und sterben ab. Die Sanierung von befallenen Bäumen ist in Österreich nur durch großzügiges Ausschneiden der betroffenen Rindenteile möglich, aber diese Maßnahme ist nicht immer erfolgreich. Sobald der Erreger Fruchtkörper und in der Folge Konidien gebildet hat, ist die Übertragung des Pilzes auf andere Pflanzen und eine Infektion über Wunden sehr wahrscheinlich.

Für beide Krankheiten gilt: Je früher Infektionen entdeckt werden, umso effizienter und kostengünstiger ist deren Sanierung (Ausschneiden oder Rodung). Das Auffinden von Infektionsquellen in größeren Beständen bzw. deren Umgebung kann daher größere Ausbrüche verhindern bzw. den Ausgangspunkt von Infektionen feststellen. Die Detektion im nicht symptomatischen Pflanzgut oder in Baumschulen verhindert das Auspflanzen bereits infizierter Wirtspflanzen und die Verbreitung der Krankheitserreger.

Die Erarbeitung von Vorschriften für die Zertifizierung von Spürhunden schafft die Möglichkeit für die Etablierung einer standardisierten, qualitativ hochwertigen Methode zur frühzeitigen Auffindung der Pathogene und könnte auf andere pflanzliche Schaderreger erweitert werden.