Projekt-26: Biologische Bekämpfung von Kastanienrindenkrebs mittels hypovirulenter Pilzstämme und Untersuchung der baumphysiologischen Reaktionen

Die Edelkastanie (Castanea sativa Mill.) wird in Österreich durch die eingeschleppte Pilzerkrankung, den Kastanienrindenkrebs (Cryphonectria parasitica Murr.) in ihrem Bestand bedroht. Zielsetzung dieses Projektes war die Realisierung einer nachhaltigen biologischen Bekämpfungsmethode basierend auf dem Prinzip der Hypovirulenz. Hypovirulenz wird durch einen dsRNA-(Doppelstrang RNA)-Virus der Gattung Hypovirus verursacht und wird durch Anastomosen von Hyphen vegetativ ähnlicher Pilzstämme übertragen. Während der Befall mit virulenten Pilzstämmen für den Baum letal endet, verlaufen Infektionen mit hypovirulenten Pilzstämmen nur oberflächlich, und es kommt zu einer Ausheilung der Nekrose. Zur praktischen Behandlung vor Ort, werden hypovirulente Pilzstämme auf virulenten Läsionen ausgebracht und durch Übertragung des Hypovirus kommt es zu einer Umwandlung des virulenten Pilzes, womit eine Ausheilung der Nekrose stattfinden kann. Eine Umwandlung ist allerdings nur dann erfolgreich, wenn die vc (vegetative Kompatibilität)-Gruppen der beiden Pilzstämme ident bzw. ähnlich sind. Die Kenntnis der vc-Gruppen ist daher unbedingt wichtig, um erfolgreiche Behandlungen mit Hypovirulenz durchzuführen. Als wichtiger Projektbestandteil wurde daher die Kartierung der in Österreich vorkommenden vc-Gruppen durchgeführt. Für die nachhaltige Umsetzung der Hypovirulenz ist dies von Bedeutung, da bei späterer Selbstanwendung keine vc-Gruppenbestimmung mehr vorgenommen werden wird. Dann wird die vc-Gruppenkartierung als Basis für die jeweilige Präparateformulierung herangezogen, wobei in bestimmten Regionen bestimmte vc-Gruppen mit hoher Wahrscheinlichkeit vorzufinden sind. Im Projektzeitraum wurden ca. 1500 C. parasitica Isolate im Freiland gesammelt und auf ihre vegetativen Kompatibilitätsgruppenzugehörigkeit getestet. Es wurden insgesamt 15 vegetative Kompatibilitätsgruppen in Österreich gefunden und 14 davon konnten in das europäische vc-System eingeordnet werden. Zwei Gruppen (EU 17 und EU 13) repräsentierten mehr als 80% aller beprobten Läsionen. Fünf der österreichischen vc-Gruppen konnten mit ungarischen, französischen und schweizer hypovirulenten Isolaten umgewandelt werden, darunter auch die zwei häufigsten Gruppen. Leider konnte kein österreichischer hypovirulenter Stamm identifiziert werden, ebenso wenig konnte bisher keine selbstständige Ausbreitung hypovirulenter Stämme beobachtet werden. Im Zuge dieser Arbeiten wurde ein Informationsblatt zur Probenaufsammlung von befallenen Bäumen ausgearbeitet und verteilt. Weiters wurde gemeinsam mit der Firma Hygienium ein Handbuchentwurf für die Applikation von Hypovirulenz für Anwender erstellt. Die Behandlung erkrankter Bäume im Freiland verlief erfolgreich, etliche Nekrosen heilten nach der Behandlung mit Hypovirulenz aus. Auch die auf Versuchsflächen durchgeführten vorbeugenden Inokulationsversuche bei Schnittmaßnahmen und Veredelungen verliefen sehr positiv. Bei keinem der vorbeugend behandelten Versuchsbäume trat nach dem Astschnitt eine Erkrankung auf. Ebenso erwies sich die Anhäufelung von Erde als günstig für das Hochkommen von Stockausschlägen. Im Rahmen dieses Projekts konnte die Effizienz der kurativen und vorbeugenden Behandlung von Edelkastanie zum Schutz vor Kastanienrindenkrebs gezeigt werden. Diese Behandlungen, zusammen mit phytosanitären Maßnahmen und regelmäßiger Kontrolle der Kastanienbestände, leisten einen essentiellen Beitrag zur Erhaltung der Edelkastanie in Österreich. Ein weiterer Schwerpunkt dieses Projektes lag in der molekularen und histochemischen Aufklärung der baumphysiologischen Reaktionen von Edelkastanie nach Verletzung und Pilzinokulation. Mit heterologen Sonden von PR-Proteinen und einer aus Kastanie isolierten Sonde für Phenylalanin Ammoniumlyase konnte festgestellt werden, dass der hypovirulente Pilz die Verteidigungsmechansimen des Baumes stärker stimuliert als Verwundung oder Infektion mit virulenter C. parasitica. Diese Ergebnisse wurden durch histochemische Analysen bestätigt, bei denen ein effizienterer Aufbau von mechanischen Barrieren im Borkengewebe nach Infektion mit hypovirulenter C. parasitica beobachtet wurde. Mittels Differential mRNA Display und cDNA-Bibliotheksscreening konnten 27 verwundungsgesteuerte Gene aus In-vitro-Pflanzen isoliert werden. Die Funktionen dieser Gene umfassten Signaltransduktion, Stress- und Pathogenrespons, Wachstumsregulation, Proteinmetabolismus, Energietransport, sowie 5 Gene mit bisher unbekannter Funktion. Der Einfluss von Pilzinokulation auf die Expression der verwundungsresponsiven Gene wurde untersucht. Dabei zeigte sich, dass C. parasitica die Genexpression nicht generell negativ beeinflusst, sondern spezifisch die Expression gewisser Gengruppen induziert und andere inhibiert. Die Expression der aus In-vitro-Pflanzen isolierten wundresponsiven Gene konnte anhand ausgewählter Gene im Borkengewebe von Glashauspflanzen bestätigt werden. Mit diesen grundlegenden Arbeiten konnte gezeigt werden, dass Edelkastanie analoge Verteidungssysteme wie krautige Pflanzen z. B. Arabidopsis aufweist.