Züchtung virusresistenter Spargelsorten

Spargelfeld                                                                                                                                                                                                             Bild: Julius Kühn-Institut

Der Spargel (Asparagus officinalis L.) ist als mehrjährige Dauerkultur besonders anfällig für eine Vielzahl von Krankheiten und Schädlingen.

Dabei werden gerade die Virusinfektionen oft unterschätzt.

Meist fehlen sichtbare Symptome, aber die vorhandenen Viren machen ihn anfälliger für andere Krankheiten wie Pilzinfektionen, mindern zugleich Erträge und Qualität.

Oft ist ein vorzeitiger Ertragsabbau des Bestandes die Folge.

Wissenschaftler des Julius Kühn-Instituts (JKI) in Quedlinburg arbeiten derzeit an der Züchtung resistenter Sorten.

Welche Viren gibt es?

Spargel kann von unterschiedlichen Viren befallen werden.

Dazu gehören die häufig verbreiteten Spargelviren Asparagus virus 1 und 2 sowie das Cucumber mosaic virus.

Das Asparagus Virus 1, auch kurz als AV-1 bezeichnet, ist dabei das mit Abstand bedeutendste Virus im Spargel.

Es ist in Deutschland flächendeckend verbreitet und darüber hinaus nahezu weltweit in allen Spargelanbau-Regionen.

Serologischer Nachweis des AV-1 im Enzym-Linked Immunosorbent Assay (ELISA). ELISA-Testplatte: Proben Virusfrei (weiß) und Proben mit dem AV-1 (gelb).                                   Bild: Julius Kühn-Institut

Der Befall von Spargelpflanzen mit dem AV-1 wird häufig unterschätzt da keine sichtbaren Krankheitssymptome auftreten.

Diese Virusinfektion führt jedoch mit zunehmender Standdauer der Anlagen zu Ertragseinbußen und Qualitätsmängeln.

So konnte in einem mehrjährigen Gewächshausversuch gezeigt werden, dass AV-1 Infektionen zu einer Verringerung der Dicke und Anzahl der Spargelstangen führen.

Darüber hinaus beeinflusst der AV-1 Befall offensichtlich auch die Wurzel, so war die Wurzelmasse teilweise um bis zu 60 Prozent verringert.

Werden die Spargelpflanzen dann noch von weiteren Viren, wie dem Asparagus virus 2 (AV-2) und dem Cucumber mosaic virus (CMV) befallen, kann es zu einem massiven Leistungsabfall und Ertragsdepressionen zwischen 20 und 70 Prozent kommen.

Darüber hinaus ist bekannt, das AV-1 infizierte Spargelpflanzen eine erhöhte Anfälligkeit gegen bodenbürtige Fusarium Pilze aufweisen. Diese unterschiedlichen Fusarium Arten verursachen Kronen- und Wurzelfäulen.

Da der Befall der Spargelpflanzen mit dem AV-1 über die Anbauzeit zu einem Leistungsabfall der Anlagen führt, kann er als eine Ursache des sogenannten ‘Asparagus decline‘ Problems angesehen werden.

Flächendeckender Befall

Die Wissenschaftler im JKI haben bei empirischen Erfassungen einen flächendeckenden Befall für Deutschland festgestellt.

Im Detail belegen diese Untersuchungen von nahezu 800 Spargelproben (Phyllokladien, Spargelstangen) aus Anbaugebieten in Deutschland, einigen europäischen Ländern sowie aus Nord- und Südamerika die weite Verbreitung des AV-1.

Demgegenüber tritt das AV-2 meist nur lokal begrenzt auf und das CMV war bisher nur in älteren Anlagen häufiger nachweisbar.

Auslöser: Der Virusvektor, die Grüne Pfirsichblattlaus (Myzus persicae)                           Bild: Julius Kühn-Institut

In Feldversuchen am JKI in Quedlinburg konnte darüber hinaus nachgewiesen werden, dass sich das AV-1 schon innerhalb der ersten zwei Anbaujahre massiv im Bestand ausbreiten kann.

Dafür ist vor allem die Grüne Pfirsichblattlaus (Myzus persicae) als der wohl bedeutendste Virusvektor verantwortlich. 

Des Weiteren wird aber auch von einer mechanischen Virusübertragung beim Spargel stechen ausgegangen.

Eine Weiterverbreitung des AV-1 auf andere Kulturen ist eher unwahrscheinlich, da Spargel der einzige natürliche Wirt für dieses Virus unter den Kulturpflanzen ist.

Bei den Erhebungen zum AV-1 Befall traten keine Unterschiede zwischen den Spargelsorten oder den einzelnen Anbauregionen auf.

Zur weiteren Klärung der AV-1 Anfälligkeit von Spargelsorten wurden im JKI Methoden zur Resistenzprüfung unter Freiland- und Gewächshausbedingungen entwickelt.

In umfangreichen Resistenzprüfungen von insgesamt 44 älteren und aktuellen Sorten erwiesen sich alle Sorten als anfällig gegen das AV-1.

Resistente Sorten als Lösung

Da Viruskrankheiten nicht direkt bekämpft werden können, sehen die Forscher die Züchtung resistenter Sorten als einzigen Ausweg.

Alle bisherigen Untersuchungen weltweit haben allerdings ergeben, dass in den verfügbaren Spargelsorten keine Resistenzen vorhanden sind.

Ursache hierfür ist der eingeengte Genpool des Gartenspargels.

Im Rahmen der Resistenzbewertung von weiteren Spargelherkünften ist es im JKI Quedlinburg erstmals gelungen, in dem Wildspargel Asparagus amarus Resistenz gegen das AV-1 nachzuweisen.

Die Resistenz in dieser Wildform erwies sich als sehr stabil, da auch in wiederholten Resistenztests sowie im langjährigen Anbau unter Freilandbedingen kein AV-1 Befall nachzuweisen war.

Das Ziel der Arbeiten im JKI bestand nun darin, züchtungsmethodische Ansätze zur Übertragung der AV-1 Resistenz aus der Wildform in den Kulturspargel zu entwickeln.

Die Forscher untersuchen derzeit die Möglichkeiten einer klassischen Rückkreuzung.

Problematisch dabei ist bisher, dass Wildspargel wie der Asparagus amarus unter den in Zentraleuropa herrschenden Bedingungen nur ein geringes Ertragspotential hat.

Zudem werden unerwünschte Merkmale wie sein bitterer Geschmack meist mit in die Hybridpflanzen übernommen.

Aktueller Stand der Forschung

Das Kreuzungsprogramm befindet sich in der Endphase. Die Resistenz konnte stabil in den Kulturspargel übertragen werden.

Derzeit laufen verschiedene Versuche zur Überprüfung der Stabilität der Resistenz, zur Chromosomenzahlbestimmung sowie zur agronomischen und sensorischen Qualität.

Anschließend werden die JKI-Forscher ihre wissenschaftlichen Ergebnisse sowie die Zuchtlinien an Profi-Züchter weitergeben, die auf der Basis der resistenten Pflanzen, neue Spargelsorten züchten und auf den Markt bringen werden.

Laut Dr. Thomas Nothnagel vom JKI kann es bis dahin aber noch einige Jahre dauern, zumal im Anschluss an die Sortenzüchtung noch eine zwei bis dreijährige Zulassung durch das Bundessortenamt nötig ist.

Wir danken Dr. Reiner Krämer und Dr. Thomas Nothnagel für die Mitwirkung an diesem Artikel.

https://www.julius-kuehn.de/