Knollenfäule-resistente Kartoffeln

Kartoffelsorten, die gegen den Erreger der Kraut­- und Knollenfäule resistent sind, benötigen weniger Pflanzenschutzmittel und schonen so die Umwelt. Mit Hilfe der Gentechnik können solche Resistenzen in bekannte und beliebte Sorten eingebracht werden.

Auf dieser Seite:

  • Wie werden Kartoffeln heute vor Kraut- und Knollenfäule geschützt?
  • Welche Züchtungsansätze werden verfolgt?
  • Wie wird die Gentechnik in der Kartoffelzüchtung eingesetzt?
  • Warum tragen resistente Kartoffelsorten zu einer umweltschonenden Landwirtschaft bei?
Ein von Kraut- und Knollenfäule befallener Kartoffelbestand kann bei anfälligen Sorten innerhalb weniger Tage vollständig zusammenbrechen.
Ein von Kraut- und Knollenfäule befallener Kartoffelbestand kann bei anfälligen Sorten innerhalb weniger Tage vollständig zusammenbrechen. (Bild: J. Romeis, Agroscope)
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Ein von Kraut- und Knollenfäule befallener Kartoffelbestand kann bei anfälligen Sorten innerhalb weniger Tage vollständig zusammenbrechen.
Ein von Kraut- und Knollenfäule befallener Kartoffelbestand kann bei anfälligen Sorten innerhalb weniger Tage vollständig zusammenbrechen. (Bild: J. Romeis, Agroscope)

Heutige Massnahmen gegen die Kraut- und Knollenfäule der Kartoffel

Die Schweiz versorgt sich zu 90 bis 95 Prozent selbst mit Kartoffeln (Solanum tuberosum). Ohne besondere Vorsorgemassnahmen gegen die Kraut- und Knollenfäule wäre ein rentabler Kartoffelanbau allerdings nicht möglich. In der Schweiz wird die Krankheit durch Fruchtfolge, tolerantere Sorten und vor allem durch den Einsatz von Pflanzenschutzmitteln unter Kontrolle gehalten. Im biologischen Anbau, der rund 4 Prozent der Kartoffeln produziert, ist der Einsatz von Kupfer als Bekämpfungsmittel in beschränkten Mengen erlaubt (3  kg/ha/Jahr). Bei der integrierten Produktion (IP) werden synthetische Pflanzenschutzmittel verwendet, aber kaum noch Kupfer. In der EU sind Bestrebungen im Gang, den Einsatz von Kupfer ganz zu verbieten, weil es sich im Boden anreichert und in höheren Konzentrationen für Bodenlebewesen giftig ist.

Dank der effizienten Behandlung gegen die Kraut- und Knollenfäule gibt es in der Schweiz heute kaum mehr Ernteausfälle; weltweit werden diese hingegen auf 20 Prozent geschätzt.

Resistente Sorten mit konventionellen Methoden züchten

Schon seit vielen Jahren ist bekannt, dass in verschiedenen nahen Verwandten der Kartoffel, zum Beispiel in einer mexikanischen Wildkartoffel (Solanum bulbocastanum), Gene vorhanden sind, welche diesen Pflanzen gegen den Erreger der Knollenfäule Widerstandsfähigkeit verleihen. Durch aufwendige traditionelle Züchtungsarbeiten, die über 40 Jahre dauerten, konnte ein solches Resistenzgen in Speisekartoffeln übertragen werden. Leider zeigte sich, dass der Krankheitserreger die Resistenz relativ rasch überwand.1 Alle paar Jahre treten neue Stämme des Erregers hervor, die entweder eingewandert oder durch spontane Genveränderungen entstanden sind. Dem Krankheitskeim gelingt es so, sich immer wieder an die neuen molekularen Schutzmechanismen der Kartoffelpflanze anzupassen und diese zu umgehen.

Damit die Resistenz weniger leicht überwunden werden kann, setzen neuere Züchtungsstrategien darauf, gleich mehrere Resistenzgene in die Kartoffelpflanze einzuführen. Man spricht dabei vom Übereinanderschichten von Genen («gene stacking»). Durch jahrelange konventionelle Züchtungen konnten einzelne Kartoffelsorten entwickelt werden, welche mehrere Resistenzgene gegen die Kraut- und Knollenfäule enthalten, zum Beispiel die ungarische Sorte Sarpo Mira.2 Die Markteinführung dieser neuen Sorten erweist sich allerdings als schwierig, da die neuen Sorten zum Teil andere Eigenschaften (etwa in Bezug auf Geschmack, Kochqualität, Lagerfähigkeit) aufweisen als die bekannten Sorten.

Bestehende Sorten mit Hilfe der Gentechnik widerstandsfähig machen

Durch gentechnische Methoden ist es einfacher als mit konventioneller Züchtung, mehrere Resistenzgene in Kartoffelsorten einzubringen und so eine langanhaltende Resistenz zu erreichen. Dabei können die weiteren Eigenschaften einer bereits beliebten und bekannten Sorte beibehalten werden.

Verschiedene öffentliche Forschungsinstitute und private Saatgutfirmen arbeiten an solchen Projekten. In den Niederlanden wird zurzeit eine Kartoffel in Freilandversuchen getestet, in die gleich mehrere Resistenzgene aus Wildsorten eingebaut wurden.3 Die Firma BASF hat eine mit zwei Resistenzgenen ausgestattete Kartoffel (Sortenname Fortuna) bereits erfolgreich im Freiland an 11 Standorten in sechs EU-Ländern geprüft und im Jahr 2010 für die Zulassung in Europa angemeldet. Trotzdem wird diese Kartoffelsorte künftig den europäischen Bauern kaum je zur Verfügung stehen: Im Januar 2012 hat BASF beschlossen, die weiteren Forschungs- und Entwicklungsarbeiten im Bereich der Grünen Biotechnologie aus Deutschland in die USA auszulagern.4 Dort erwartet die Firma ein forschungs- und marktfreundlicheres Umfeld. Eine Markteinführung der Fortuna-Kartoffel in Europa wird nicht mehr angestrebt.

Mehr als die Hälfte an Pflanzenschutzmitteln könnten eingespart werden

Gegen Kraut- und Knollenfäule resistente Kartoffelsorten müssten mit weitaus weniger Pflanzenschutzmitteln behandelt werden als bisher: statt 8 –12 Spritzeinsätze pro Jahr wären 3 – 4 ausreichend.5 Dass weiterhin Pflanzenschutzmittel verwendet werden müssen, liegt daran, dass noch andere Krankheitserreger die Kartoffeln befallen können und bekämpft werden müssen. Die Einsparungen an Pflanzenschutzmitteln führen zu einer weniger starken Belastung des Bodens, des Wassers und der Kartoffeln selber. Da die Kartoffelfelder weniger häufig mit Maschinen befahren werden müssen, gehen auch Energieverbrauch und CO2-Ausstoss zurück.

Zahlen und Fakten zum Kartoffelanbau in der Schweiz

  • Jährlicher Kartoffelanbau: ca. 11 000 ha, davon 4 Prozent aus Biolandbau
  • Selbstversorgungsgrad: ca. 90 – 95 Prozent
  • Hofeigener Nachbau von selbst erzeugtem Pflanzgut: ca. 20 Prozent
  • Durch Knollenfäule verursachte Ernteausfälle: weltweit ca. 20 Prozent, in der Schweiz dank intensiven Bekämpfungsmassnahmen bisher sehr gering

Bekämpfung der Kraut- und Knollenfäule

  • Biolandbau: Sortenwahl, Fruchtfolge und Kupfer (3 kg/ha/Jahr)
  • Integrierte Produktion und konventioneller Landbau: Sortenwahl, Fruchtfolge und synthetische
  • Pflanzenschutzmittel (8 –12 Spritzeinsätze pro Jahr, ca. 5 – 8 kg/ha/Jahr)

Referenzen

(1) Schöber-Butin B (2001) Die Kraut- und Braunfäule der Kartoffel und ihr Erreger Phytophthora infestans (Mont.) de Bary. Mitteilungen aus der Biologische Landesanstalt für Landwirtschaft und Forst, Berlin-Dahlem, Heft 384, S. 64. Link

(2) Rietman H, Bijsterbosch G, Cano LM, Lee HR, Vossen JH, Jacobsen E, Visser RGF, Kamoun S, Vleeshouwers VGAA (2012) Qualitative and quantitative late blight resistance in the potato cultivar Sarpo Mira is determined by the perception of five distinct RXLR effectors. Molecular Plant-Microbe Interactions 25: 910–919. Link

(3) Zhu SX, Li Y, Vossen JH, Visser RGF, Jacobsen E (2011) Functional stacking of three resistance genes against Phytophthora infestans in potato. Transgenic Research 21: 89 – 99. Link

(4) Dixelius C, Fagerström T, Sundström JF (2012) European agricultural policy goes down the tubers. Nature Biotechnology 30: 492–493. Link

(5) Speiser B , Stolze M, Oehen B, Gessler C, Weibel FP, Bravin E, Kilchenmann A, Widmer A, Charles R, Lang A, Stamm C, Triloff P, Tamm L (2013) Sustainability assessment of GM crops in a Swiss agricultural context. Agronomy for Sustainable Development 33: 21–61. Link

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