Diagnose von Quarantäneschadorganismen am Julius Kühn-Institut im nationalen Referenz-laboratorium für Schadorganismen der Pflanzen - weitere ...
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Journal für Kulturpflanzen, 72 (8). S. 404–414, 2020, ISSN 1867-0911, DOI: 10.5073/JfK.2020.08.11 Verlag Eugen Ulmer KG, Stuttgart
Übersichtsarbeit
Clovis Douanla-Meli1, Eva Fornefeld1, Peter Baufeld1, Yvonne Becker2, Kerstin Flath3, Monika Götz4,
Christoph Hoffmann5, Björn Hoppe1, Wilhelm Jelkmann5, Stephan König1, Maximilian Lorbeer1, Wolfgang Maier2,
Michael Maixner5, Ernst Pfeilstetter1, Anna Pucher3, Janett Riebesehl4, Bernhard Carl Schäfer1, Quentin Schorpp4,
Hana Tlapák3, Stefan Wagner4, Annette Wensing5, Heiko Ziebell2, Kerstin Zikeli5, Florian Bittner6
Diagnose von Quarantäneschadorganismen
am Julius Kühn-Institut im nationalen Referenz-
laboratorium für Schadorganismen der Pflanzen
Diagnosis of quarantine organisms at the JKI in the
National Reference Laboratory for organisms harmful to plants
404
Zusammenfassung rantäne)-Schadorganismen der Pathogengruppen Bakte-
rien, Insekten, Nematoden, Pilze (einschließlich Oomy-
Dem JKI wurde im April 2019 durch das Bundesministe- ceten), Phytoplasmen und Viren wahrgenommen.
rium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) die
Funktion des nationalen Referenzlaboratoriums (NRL) Stichwörter: Quarantäneschadorganismen,
für Schadorganismen der Pflanzen zugewiesen. Mit die- Pflanzengesundheit, Pathogen-Diagnose,
ser Funktion des NRL für Deutschland sind bestimmte Nationales Referenzlaboratorium (NRL)
Zuständigkeiten und Aufgaben verbunden, die in der
EU-Verordnung 2017/625 (EU, 2017) geregelt sind. Dazu
gehören auch Referenzuntersuchungen bzw. die Diag- Abstract
nose von Quarantäneschadorganismen (QSO). Das NRL
stellt eine übergeordnete Einheit innerhalb des JKI dar. In April 2019, the JKI was officially designated as the
Durch insgesamt 14 Prüflabore der JKI-Institute für National Reference Laboratory (NRL) for organisms
Pflanzenschutz in Ackerbau und Grünland (A), nationale harmful to plants by the Federal Ministry of Food and
und internationale Angelegenheiten der Pflanzenge- Agriculture (BMEL). This function as NRL for Germany is
sundheit (AG), Epidemiologie und Pathogendiagnostik associated with certain responsibilities and tasks, which
(EP), Pflanzenschutz in Gartenbau und Forst (GF), Pflan- are specified in the EU Regulation 2017/625 (EU, 2017).
zenschutz in Obst- und Weinbau (OW) wird die Refe- This also includes reference tests and the diagnosis of
renzfunktion bei der Diagnose zu verschiedensten (Qua- quarantine pests, respectively. The NRL represents a
Affiliationen
1 Julius Kühn-Institut (JKI) – Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen, Institut für Nationale und Internationale Angele-
genheiten der Pflanzengesundheit, Braunschweig
2 Julius Kühn-Institut (JKI) – Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen, Institut für Epidemiologie und Pathogendiagnos-
tik, Braunschweig
3 Julius Kühn-Institut (JKI) – Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen, Institut für Pflanzenschutz in Ackerbau und Grün-
land, Kleinmachnow
4 Julius Kühn-Institut (JKI) – Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen, Institut für Pflanzenschutz in Gartenbau und Forst,
Braunschweig
5 Julius Kühn-Institut (JKI) – Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen, Institut für Pflanzenschutz in Obst- und Weinbau,
Dossenheim
6 Julius Kühn-Institut (JKI) – Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen, Leitung, Quedlinburg
Kontaktanschrift
Dr. Clovis Douanla-Meli, Julius Kühn-Institut (JKI) – Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen, Institut für Nationale und
Internationale Angelegenheiten der Pflanzengesundheit, Messeweg 11/12, 38104 Braunschweig,
E-Mail: clovis.douanla-meli@julius-kuehn.de
Zur Veröffentlichung angenommen
3. Juli 2020
Journal für Kulturpflanzen, 72 (8). S. 404–414, 2020, ISSN 1867-0911, DOI: 10.5073/JfK.2020.08.11 Verlag Eugen Ulmer KG, Stuttgart
superordinate unit inside JKI. A total of 14 test laborato- rien für Schadorganismen der Pflanzen. Verbunden mit
Übersichtsarbeit
ries from different JKI institutes, namely for Plant Protec- der Funktion eines NRL sind bestimmte Zuständigkeiten
tion in Field Crops and Grassland (A), for National and und Aufgaben, die insbesondere in Artikel 101 dieser
International Plant Health (AG), for Epidemiology and EU-Verordnung geregelt sind.
Pathogen Diagnostics (EP), Plant Protection in Horti- Die NRLs sind den jeweiligen EU-Referenzlaboratorien
culture and Forests (GF), and for Plant Protection in Fruit (EURL) demnach gegenüber zur Zusammenarbeit ver-
Crops and Viticulture (OW) are in charge to carry out a pflichtet. Auf EU-Ebene sind die Referenzlabore nach
reference function in the diagnosis of (quarantine) pests Delegierter Verordnung (EU) 2018/631 (EU, 2018) für
in the pathogen groups of bacteria, fungi (including die Bereiche (a) Insekten und Milben, (b) Nematoden,
oomycetes), insects, nematodes, phytoplasma und (c) Bakterien, (d) Pilze und Oomyceten, (e) Viren, Viro-
viruses. ide und Phytoplasmen, zuständig (siehe Tab. 1 für die
Verantwortungsbereiche des NRL JKI). Die NRLs nehmen
Key words: Quarantine Pests, Plant Health, an internationalen Workshops, Schulungen, und Eig-
Pathogen Diagnosis, National Reference Laboratory (NRL) nungsprüfungen bzw. Laborvergleichsuntersuchungen
teil, die von den EURLs ausgerichtet werden. Die Ergeb-
nisse dieser Eignungsprüfungen werden zur Qualitätssi-
1 Zuständigkeiten und Aufgaben des Nationalen Refe- cherung an die EU-Kommission übermittelt.
renzlaboratoriums (NRL) für Schadorganismen der Die Verordnung legt auch Kriterien für die Zusammen-
Pflanzen in Deutschland arbeit mit amtlichen Laboratorien in den jeweiligen Mit-
405
gliedstaaten fest. Dazu gehört, dass das NRL dafür Sorge
Im Bereich der Pflanzengesundheit wurden mit der trägt, dass die in der Diagnose von Schadorganismen ver-
Pflanzengesundheitsverordnung (EU) 2016/2031 (EU, wendeten Methoden kontinuierlich harmonisiert und
2017) und der Kontrollverordnung (EU) 2017/625 (EU, verbessert werden. Hierfür werden Schulungen oder
2017) die zentralen Gesetzesgrundlagen auf EU-Ebene Workshops für das Personal der amtlichen Laboratorien
neu geregelt. Dies beinhaltet, dass in der EU auf nationa- durchgeführt und Eignungsprüfungen organisiert und,
ler und internationaler Ebene nun – vergleichbar mit sofern notwendig, Folgemaßnahmen eingeleitet und die
dem Bereich der Tierseuchenerreger – Referenzlabore entsprechenden Behörden darüber informiert.
für Schadorganismen der Pflanzen benannt werden. Die Das NRL dient auch als Schnitt- und Kontaktstelle für
Kriterien für die Ernennung sind in Artikel 100 der den Fluss wichtiger Informationen vom EURL zu den
EU-Verordnung 2017/625 (EU, 2017) benannt. Voraus- amtlichen Laboratorien. Es verfügt über ein zentrales
setzungen für die Ernennung zum NRL sind neben der er- Postfach, das vom Institut AG des JKI betreut wird. Das
forderlichen fachlichen Kompetenz unter anderem die NRL stellt, wenn vorhanden, Referenzmaterial für die
Einhaltung von Verschwiegenheitspflicht, Unparteilich- amtlichen Diagnoselabore direkt zur Verfügung oder
keit und der Ausschluss möglicher Interessenskonflikte. kontaktiert bzw. vermittelt alternative Quellen für Refe-
Außerdem muss qualifiziertes Personal, das regelmäßig renzmaterial, z. B. die jeweils zuständigen EURLs.
geschult wird, und eine entsprechende Infrastruktur vor- Eine wichtige Aufgabe des NRL ist es, die amtlichen
handen sein. Zu letzterem gehören insbesondere auch Labore in den jeweiligen Bundesländern bei der Diag-
geeignete Labore, die die entsprechenden Quarantä- nose von Schadorganismen zu unterstützen. Dies betrifft
ne-Sicherheitsanforderungen erfüllen. Darüber hinaus vor allem die Diagnose bei Ausbrüchen und im Falle von
sind Regelungen zu treffen, welche die Aufgabenwahr- nicht vorschriftsmäßigen Sendungen. Auch ist die Bestä-
nehmung auch in Notfällen sicherstellen. tigung der Diagnoseergebnisse kritischer Fälle vorgese-
Grundlage für die Ernennung des JKI zum NRL für hen. Das NRL führt in diesen Fällen die entsprechenden
Deutschland ist der Artikel 7 (2) des Pflanzenschutz- Referenzuntersuchungen durch und erstellt für die Ein-
gesetzes (PflSchG, (DE, 2012)). Hier ist festgehalten, sender der Proben, d. h. die jeweiligen Pflanzenschutz-
dass das Bundesministerium für Ernährung und Land- dienste der Bundesländer, Prüfberichte mit den Ergebnis-
wirtschaft (BMEL) ermächtigt wird, dem JKI die Funk- sen der Untersuchung der Proben. Die Durchführung von
tion eines nationalen Referenzlaboratoriums mit den Routine-Diagnosen und Saatgutanerkennungsuntersu-
dazugehörigen Aufgaben zuzuweisen. Die Ernennung chungen/Pflanzgutzertifizierung ist hingegen nicht Teil
des JKI zum NRL erfolgte durch das BMEL mit Wirkung der Aufgaben des NRL. In diesem Fall verbleibt die
ab 11. April 2019 mit der „Verordnung zur Zuweisung Zuständigkeit bei den Pflanzenschutzdiensten der Bun-
der Funktion eines nationalen Referenzlaboratoriums desländer und ihren Laboren.
für Schadorganismen der Pflanzen“ vom 10. April 2019 Für das NRL ist zudem eine Akkreditierung nach DIN
(Pflanzenschadorganismenreferenzlaborzuweisungsver EN ISO/IEC 17025 „Allgemeine Anforderungen an die
ordnung, PflSchadORZV, (DE, 2019)). Das JKI ist damit Kompetenz von Prüf- und Kalibrierlaboratorien“ ver-
seit April 2019 das offizielle Nationale Referenzlabora- pflichtend. Diese muss entsprechend der aktuellen
torium für Schadorganismen der Pflanzen in Deutsch- EU-Gesetzgebung mit einer Übergangsfrist bis spätestens
land. 29. April 2022 nach Begutachtung aller akkreditierungs-
Die EU-Verordnung 2017/625 regelt nicht nur die relevanten Prüfverfahren und –bereiche durch die Deut-
Ernennung von EU- und nationalen Referenzlaborato- sche Akkreditierungsstelle GmbH (DAkkS) umgesetzt
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Tab. 1. Verantwortungsbereiche der Labore im Rahmen des NRL.
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Schadorganismus Gruppe/Art Matrix Laborbezeichnung
Bakterien Pflanzliche Materialien im AGQB (Institut AG, Quarantäne-
Allgemeinena bakteriologie)
Obst OWB (Institut OW, Bakteriologie)
Insekten und Thysanoptera (Thripse), Coleoptera Pflanzliche Materialien im AGQE (Institut AG, Quarantäne-
Spinnmilben (Käfer), Tephritidae (Fruchtfliegen), Allgemeinen entomologie)
Fulgoridae (Laternenträgerzikaden),
Heliothis- und Spodoptera-Arten
(Noctuidae, Eulenfalter)
Coleoptera (Käfer) Gehölze AGQF (Institut AG, forstliche
Quarantäneschadorganismen)
Curculionidae (Rüsselkäfer), Ethanol, konservierte Individuen GFE (Institut GF, Entomologie)
Agromyzidae (Minierfliegen),
Psylloidea (Blattflöhe), Aleyrodidae
(Weiße Fliegen), Tetranychidae
(Spinnmilben)
Zikaden Pflanzliche Materialien OWE (Institut OW, Entomologie)
406 Schildläuse Pflanzliche Materialien
Kleinschmetterlinge (Tortricidae, Obst, Forst, Gartenbau
Wickler)
Nematoden Pflanzliche Materialien im AGQN (Institut AG, Quarantäne-
Allgemeinen nematologie)
Gehölze AGQF (Institut AG, forstliche
Quarantäneschadorganismen)
Oomyceten Pflanzliche Materialien, Substrate, GFO (Institut GF, Mykologie und
Wasser Oomyceten)
Pilze Ascomyceten u. Basidiomyceten Pflanzliche Materialien AGQMy (Institut AG, Quarantä-
(außer Rost- und Brandpilze) nemykologie)
Rost- und Brandpilze Pflanzliche Materialien EPM (Institut EP, Mykologie)
Chytridiomyceten Kartoffeln AKK (Institut A, Mykologie)
(Synchytrium endobioticum)
Phytoplasmen Obst, Weinrebe OWP (Institut OW, Phytoplasmen)
Viren Pflanzliche Materialien im EPV (Institut EP, Virologie)
Allgemeinen
Obst, Weinrebe OWV (Institut OW, Virologie)
a jegliches Pflanzenmaterial bis auf die separat angegebene Wirt- oder Matrixspezifität für dieselbe Schadorganismengruppe.
werden. Voraussetzung für die Diagnose von Schad- len biologische, morphologische, immunologische und
organismen mit akkreditierten Prüfverfahren ist die vor- molekularbiologische Verfahren.
herige Etablierung eines Qualitätsmanagementsystems
in allen Bereichen des JKI, die Prüfungen im Rahmen des
NRL durchführen. Dazu gehört auch die regelmäßige er- 2 Diagnose von Quarantäneschadorganismen im NRL
folgreiche Teilnahme an Eignungsprüfungen und die
Durchführung von internen System- und Prozess-Audits. Die Zahl der durch das NRL abzudeckenden Organismen
Zur Sicherstellung der geforderten Leistungsfähigkeit ergibt sich aus den in der Durchführungsverordnung
durchlaufen sämtliche von den Laboren anzuwendende (EU) 2019/2072 (EU, 2019b) in Anhang II, genannten
Prüfverfahren eine Validierung bzw. Verifizierung. Die Unionsquarantäneschädlingen (ca. 175 Organismen
Definition der Prüfverfahren bzw. ihre Dokumentation oder Organismengruppen), und den neuen, nicht geliste-
erfolgt in entsprechenden Verfahrens- und Arbeitsanwei- ten Schadorganismen gemäß der Artikel 29 und 30,
sungen, die immer aktuell gehalten und für alle Mitarbei- Absatz 3 (EU) 2016/2031 (EU, 2016).
ter zugänglich sind. Im den insgesamt auf 5 Fachinstitute In Ergänzung dazu ist mit der Verabschiedung der
verteilten 14 Prüflaboren des NRL wird das ganze Spek- Delegierten Verordnung (EU) 2019/1702 (EU, 2019a)
trum diagnostischer Verfahren angewandt. Hierzu zäh- eine Liste von derzeit 20 sogenannten „Prioritären
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Schädlingen“ veröffentlicht worden. Diese neu kategori- schen epiphytischen und phytopathogenen Arten führen
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sierten Quarantäneschadorganismen sind dadurch cha- zu häufigen taxonomischen Umstrukturierungen, was in
rakterisiert, dass ihre potentiellen wirtschaftlichen, öko- der Diagnose von Quarantäneschaderregern die stetige
logischen oder sozialen Folgen für das Gebiet der Union Anpassung der meist PCR- und sequenzbasierten Nach-
als besonders schwerwiegend eingeschätzt werden. weis- und Differenzierungsmethoden erforderlich
Neben den in der EU geregelten Schadorganismen sind macht.
auch die in den EPPO-Listen (Alert Liste (Warnliste), A1-
(Schadorganismus kommt im EPPO-Gebiet nicht vor) 2.1.1 Diagnose bakterieller Quarantäneschadorganismen
und A2-Liste (Schadorganismus kommt im EPPO-Gebiet im Institut AG (AGQB). Der Bereich Quarantänebakterio-
vor, ist aber nicht weit verbreitet) aufgeführten Schador- logie im Institut AG (AGQB) ist zuständig für alle Bakte-
ganismen relevant. riosen mit Ausnahme der Schadorganismen, die im Obst-
bau auftreten. Die Diagnose erfolgt schwerpunktmäßig
2.1 Diagnose im Bereich Bakteriologie (AG, OW) für Clavibacter sepedonicus (Abb. 1c), den Erreger der
Die Vielzahl der phytopathogenen Bakterien – von Spe- bakteriellen Ringfäule der Kartoffel sowie für Ralstonia
zialisten mit Relevanz für eine einzige Kultur bis hin zu solanacearum, ein Bakterium, das die Schleimkrankheit
Generalisten mit hunderten verschiedener Wirtsarten – bei Kartoffeln hervorrufen und darüber hinaus weitere
verbindet das Potential in kürzester Zeit Verbreitung von Wirtspflanzen wie Tomate, Aubergine und Pelargonie
epidemischen Größenordnungen zu erreichen. Bekämp- befallen kann. Besonders bei der Testung von Pflanzkar-
fungsmöglichkeiten über Kulturmaßnahmen, chemi- toffeln ist es wichtig, dass eine sichere Diagnose dieser
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schen oder ökologischen Pflanzenschutz sind nur in Aus- beiden Quarantäneschaderreger erfolgt.
nahmefällen verfügbar, meist bieten phytosanitäre Maß- Außerdem erfolgt in der Quarantänebakteriologie die
nahmen die einzige Eindämmungsmöglichkeit (JANSE, Diagnose weiterer, auch wirtschaftlich relevanter Schad-
2005). Umso höhere Bedeutung kommt, insbesondere organismen. Dazu gehört der als prioritärer Schadorga-
für die Quarantänebakteriosen, der raschen und zuver- nismus eingestufte Erreger Xylella fastidiosa. Dieser
lässigen Diagnose der jeweiligen Schaderreger zu. Enge Schadorganismus kann Biofilme im Xylem der Pflanzen
Verwandtschaft mit teils fließenden Übergängen zwi- bilden und besitzt ein extrem breites Wirtspflanzenspek-
Abb. 1. Beispiel einiger im NRL
JKI verwendeten Geräte bzw.
Methoden und abgedeckten
Schadorganismen bzw. Pflanzen-
krankheiten. a) Stereomikrosko-
pe (Insektenuntersuchung). b)
Droplet digital PCR (ddPCR). c)
Symptome von Clavibacter sepe-
donicus an anfälligen Aubergi-
ne-Testpflanzen. d) Schlüpfende
Juvenile von Globodera pallida. e)
Symptome von Schwarzflecken-
krankheit (CBS) an Orangen und
Isolat des Erregers Phyllosticta
citricarpa. f-h) Nachweis des Kar-
toffelkrebses (Synchytrium endo-
bioticum) mittels Biotests und
Nasssiebverfahren.
Journal für Kulturpflanzen 72. 2020
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trum. Dieses umfasst über 300 Wirtspflanzenarten, dar- 2.2 Diagnose im Bereich Entomologie (AG, GF, OW)
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unter beispielweise Oleander, Wein, Oliven und Eichen. Zwei Drittel aller zurzeit bekannten Arten gehören zur
X. fastidiosa hat mehrere Unterarten, darunter die bis- Gruppe der Insekten (ANONYM, 2020). Die zuletzt publi-
lang anerkannten Unterarten ssp. fastidiosa, ssp. pauca, zierte Artenzahl der beschriebenen Insekten weltweit
ssp. multiplex und ssp. sandyi, die sich im Hinblick auf betrug 962.500 (DATHE, 2003), allerdings sind inzwi-
Wirtspflanzenspektrum und Verbreitung unterscheiden. schen viele neue Arten beschrieben worden. Die Gesamt-
Die Übertragung von X. fastidiosa von infizierten auf zahl der Insekten wird heute auf 2,5 bis 30 Millionen
gesunde Pflanzen erfolgt durch Vektoren, die am Xylem Spezies geschätzt, wobei die Annahme von 30 Millionen
der Pflanzen saugen. Für diesen prioritären Schadorga- Arten eher unwahrscheinlich ist (STORK, 2018). Von den
nismus wurde ein Notfallplan für Deutschland erarbeitet Insekten insgesamt sind 1.650 Schadinsekten im Rah-
und am 11.01.2019 veröffentlicht (BAnz AT 05.04.2019 men der Pflanzenquarantäne von Bedeutung (EPPO,
B8). 2020). In der EU sind zudem außereuropäische Arten der
Des Weiteren werden Pflanzenproben auf Vorhanden- Familie der Tephritidae geregelt, welche 7.474 Arten
sein des Bakteriums Candidatus Liberibacter solanacear- beinhalten (KRITZ, 2019).
um untersucht. Dieses Bakterium besiedelt das Phloem Nichtendemische Insekten aus anderen Teilen der Welt
von Pflanzen und das Wirtspflanzenspektrum umfasst mit ähnlichen Klimaten wie in der EU und auch Deutsch-
insbesondere Solanaceen und Apiaceen. Die Übertra- land können eingeschleppt werden und sich etablieren,
gung des Bakteriums erfolgt durch Vektoren. Ca. L. sola- wenn keine Maßnahmen getroffen werden. Als wechsel-
nacearum kann in verschiedene Haplotypen unterteilt warme Organismen können sich Insekten leicht an die
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werden, die sich in Wirtspflanzen- und Vektorenspek- sich ändernden europäischen Klimabedingungen anpas-
trum unterscheiden. Wird Candidatus Liberibacter so- sen. Insbesondere ermöglichen zunehmende Temperatu-
lanacearum in einer Probe nachgewiesen, wird im nächs- ren eine weitere Ausbreitung und höhere Vermehrungs-
ten Schritt mit der Methode des sog. Haplotyping anhand raten aufgrund kürzerer Entwicklungszyklen, wodurch
von Sequenzunterschieden in bestimmten Genregionen das Invasionspotential und damit letztendlich das Schad-
untersucht, welcher Haplotyp vorliegt. potenzial steigt.
Darüber hinaus ist AGQB Ansprechpartner für Fragen Die Vielzahl der Schadinsekten im pflanzengesundheit-
zu weiteren bakteriellen Schadorganismen wie Candida- lichen Bereich stellt eine große Herausforderung für die
tus Liberibacter africanus, Candidatus Liberibacter ame- Diagnose des NRL dar. Daher ist eine Aufteilung der
ricanus und Candidatus Liberibacter asiaticus, die Aus- Bestimmung der Insektengruppen auf drei Institute des
löser der als Huanglongbing oder Citrus-Greening bezeich- JKI erfolgt, welche durch AG (AGQE, AGQF), GF (GFE)
neten Krankheit an Zitrus, Ralstonia pseudosolanacearum und OW (OWE) wahrgenommen werden. Die Schadin-
an Solanum spp., Ralstonia syzygii ssp. celebesensis an sekten können morphologisch und/oder molekularbio-
Bananen und ssp. indonesiensis u. a. an Kartoffeln und logisch bestimmt werden. Die morphologische Bestim-
Tomaten, Curtobacterium flaccumfaciens pv. flaccumfa- mung erfordert i. d. R. ein bestimmtes Entwicklungssta-
ciens v. a. an Gartenbohne (Phaseolus vulgaris), Pantoea dium, um eine sichere Determination zu ermöglichen.
stewartii ssp. stewartii v. a. an Mais (Zea mays), Xantho- Andererseits können auch trockene und ältere Exemplare
monas oryzae pv. oryzae und Xanthomonas oryzae pv. bestimmt werden. Die molekularbiologische Bestimmung
oryzicola v. a. an Reis (Oryza sativa) sowie für neue der Schadinsekten setzt geeignetes DNA-Material voraus,
Schadorganismen aus dem Bereich Bakteriologie. ist aber i. d. R. in der Lage alle Entwicklungsstadien zu be-
Der Nachweis der Schadorganismen in pflanzlichen stimmen. In Wahrnehmung der Funktion als NRL befasst
Materialien erfolgt schwerpunktmäßig mithilfe der mole- sich der entomologische Bereich zusätzlich auch mit
kularbiologischen Verfahren Real-Time PCR und konven- anderen Arthropoden, wie Spinnmilben (Tetranychidae).
tioneller PCR. Die gelisteten Quarantäne-Schadinsekten sind von der EU
im Rahmen der Gesetzgebung festgelegt worden und
2.1.2 Diagnose bakterieller Quarantäneschadorganismen grundsätzlich vom NRL diagnostisch abzudecken.
im Institut OW (OWB). Der Nachweis des bakteriellen
Quarantäneschaderregers Pseudomonas syringae pv. acti- 2.2.1 Diagnose von Quarantäneschadinsekten im Institut
nidiae (Kiwikrebs) sowie die beiden Zitrus-pathogenen AG (AGQE, AGQF). Bei AGQE liegt der Fokus auf der
Pathovare von Xanthomonas citri, pv citri und pv. auran- Diagnose von Quarantäneschadinsekten, aber auch
tifolii, erfolgt im Institut OW primär über spezifische PCR neue, nichtendemische Schadinsekten werden bestimmt.
und quantitative PCR (qPCR)-Methoden in Kombination Bei offenen Fragen zur Risikobewertung werden sie
mit Isolierung und Multi-Locus-Sequenz-Analyse (MLSA). durch Forschung ergänzend bearbeitet. Die Zuständig-
Ein besonderer Schwerpunkt liegt dabei auf der Entwick- keit gilt insbesondere für Thysanoptera (Thripse), Coleop-
lung einfacher Differenzierungsmethoden zur Abgren- tera (Käfer, außer Forst/AGQF), Diptera, nur Tephritidae
zung der eng verwandten Pathovare. Neben Nuklein- (Fruchtfliegen), und Fulgoridae (Spitzkopfzikaden, z. B.
säure-basierten Techniken wird am Institut auch der Lycorma delicatula) sowie Heliothis- und Spodoptera-
schnelle Nachweis über Proteinmuster im MALDI-TOF Arten Noctuidae (Eulenfalter). Die langjährige und gut
Biotyping-Verfahren angewendet und für phytopatho- etablierte Diagnose basiert schwerpunktmäßig auf einer
gene Quarantäneschaderreger weiter ausgebaut. morphologischen Bestimmung mittels modernster Licht-
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mikroskopie (Abb. 1a). Ergänzt wird diese durch moleku- jedoch noch nicht für alle Organismen festgeschriebene
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larbiologische Methoden, die dank der engen Zusammen- Verfahren zur Verfügung. Im Zuge der Akkreditierung
arbeit mit dem Arbeitsbereich AGQF in Einzelfällen zum werden zunächst zwei flexibilisierte Diagnoseverfahren
Einsatz kommt. Im Rahmen der Akkreditierung seiner für die Minierfliegenarten aus der Gattung Liriomyza und
Prüfverfahren konzentriert sich AGQE auf die Bestim- für den Blattfloh Trioza erytreae erarbeitet, die neben
mung von Ceratitis capitata und Thrips palmi als beispiel- dem Blattfloh Bactericera cockereli und der Weißen Fliege
hafte Arten für ein flexibilisiertes Diagnoseverfahren. Bemisia tabaci zu den prominentesten Arten gehören, die
Der entomologische Schwerpunkt der Arbeitsgruppe am Institut GF bearbeitet werden.
AGQF umfasst Bock- und Prachtkäfer, hier allem voran
der invasive Asiatische Laubholzbockkäfer (ALB) – Ano- 2.2.3 Diagnose von Quarantäneschadinsekten im Institut
plophora glabripennis. Diesen betreffend stehen vor allen OW (OWE). Das entomologische Quarantänelabor im
Dingen die Weiterentwicklung und Verbesserung der Institut OW ist zuständig für Zikaden, Schildläuse und
Diagnosemethoden zur Früherkennung des Schaderre- Kleinschmetterlinge (Obst- und Weinbau, Forst, Garten-
gers (vgl. ANOPLO-diag-Projekt: https://pflanzen.fnr. bau), die als Quarantäneschadorganismen gelistet sind.
de/index.php?id=11381&fkz=22010316) im Vorder- Bei den vom NRL zu bearbeitenden Zikaden handelt es
grund. Des Weiteren wird in diesem Projekt der Aufbau sich um Vektoren von Bakterien bzw. Phytoplasmen. Das
einer Quarantänezuchtstation für ALB und andere Bock- Bakterium Xylella fastidiosa besiedelt das Xylem seiner
käfer angestrebt. Hierzu kooperiert die Arbeitsgruppe Wirtspflanzen und wird daher ausschließlich von xylem-
beispielsweise mit internationalen Pflanzenschutzdiens- saugenden Zikaden übertragen. Während in Europa bis-
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ten in Italien, Schweiz und USA. Das breite Spektrum an her nur Schaumzikaden (Aphrophoridae) als Vektoren
molekularbiologischen Methoden, von Real-Time PCR, identifiziert wurden, spielen in der Ursprungsregion des
konventioneller PCR, LAMP bis zum Barcoding, ermög- Bakteriums, dem amerikanischen Kontinent, besonders
licht einen effizienten Nachweis bzw. die Identifizierung die Vertreter der dort sehr artenreichen Unterfamilie der
der für Europa und Deutschland relevanten invasiven Schmuckzikaden (Cicadellinae) die wichtigste Rolle als
Käferarten. Der Akkreditierungsbereich – molekularbio- Überträger. Sie sind daher als Quarantäneschadorga-
logische Diagnoseverfahren für gehölzrelevante Qua- nismen gelistet und ihre Identifizierung ist derzeit ein
rantäneschädlingen – beinhaltet durch Flexibilisierung Schwerpunkt der Arbeit von OWE. Daneben sind die
die Abdeckung der Diagnose dieser vielfältigen Schad- Kleinzikade Hishimonus phycitis als Überträger des Lime
insekten. witches broom Phytoplasmas und die Glasflügelzikade
Haplaxius (Myndus) crudus als Vektor des Palm lethal yel-
2.2.2 Diagnose von Insekten im Institut GF (GFE). Am In- lowing Phytoplasmas zu bearbeiten.
stitut GF werden quarantänerelevante Schadinsekten Bei den Schildläusen stellt die Familie der Margarodi-
und Milben mit morphologischen Verfahren auf Art- dae die größte Gruppe von quarantänerelevanten Arten.
niveau bestimmt. Die Auswahl der Arten, die bearbeitet Arten wie Margarodes vitis und Eurhizococcus brasilensis
wird, richtet sich nach den Vorgaben für das NRL (s. o.), leben an der Wurzel von Reben und können hier Wuchs-
deckt jedoch nur einen Teil davon ab. Die übrigen Scha- depressionen und Absterben der Pflanzen verursachen.
dinsekten werden an anderen Instituten des JKI bearbei- Die Schäden ähneln jenen von Rebläusen auf unge-
tet. GFE konzentriert sich vorwiegend auf gartenbaulich pfropften Reben. Arten dieser Gruppe treten vor allem in
relevante Arten, da hier die Expertise des Instituts liegt. Südamerika und Südafrika auf. Die Deckelschildläuse
Basierend auf diesen Auswahlkriterien ist es möglich, aus den Familien der Diaspididae Lopholeucaspis japonica
bestimmte Taxa vollständig zu bearbeiten, zu denen die und Unaspis citri sind polyphage Arten und treten in Tei-
Blattflöhe (Psylloidea), die Weißen Fliegen (Aleyrodi- len Europas bereits auf. Ripersiella hibisci ist eine poly-
dae) und die Minierfliegen (Agromyzidae) gehören. Aus phage an Wurzeln lebende Schmierlaus (Fam. Pseudo-
anderen Gruppen werden einzelne Arten bearbeitet, z. B. coccidae), die vor allem an Gewächshauspflanzen zu
Eotetranychus lewisi aus der Familie der Spinnmilben erwarten ist. Sie wurde in Europa bereits nachgewiesen.
(Tetranychidae) sowie Conotrachelus nenuphar, Naupac- Bei den über 20 quarantänerelevanten Kleinschmetter-
tus leucoloma und Premnotrypes spp. aus der Familie der lingen aus der Familie der Wickler (Lepidoptera: Tortrici-
Rüsselkäfer (Curculionidae). Für die Bestimmung wer- dae) handelt es sich überwiegend um Obstschädlinge
den modernste lichtmikroskopische Verfahren verwen- und Forstschädlinge aus Fernost und Nordamerika. Eine
det. Dabei wird sowohl der makroskopische sowie der Art aus der Familie der Gelechiidae (Keiferia lycoper-
mikroskopische Vergrößerungsbereich abgedeckt. So siella) befällt Tomaten in Südamerika.
können morphologische Differentialmerkmale mit bis zu
1000-facher Vergrößerung detailgenau betrachtet und 2.3 Diagnose im Bereich Pilze und Oomyceten (A, AG,
mit hoher Tiefenschärfe fotografisch dokumentiert wer- EP, GF)
den. Für die eindeutige Bestimmung werden Genitalprä- Pilze und Oomyceten sind sehr artenreiche Organismen-
parate angefertigt. Die Bestimmungsliteratur wird stetig gruppen und verursachen weltweit ungefähr zwei Drittel
auf dem neuesten Stand gehalten, wobei auch der rege aller Pflanzenkrankheiten und hohe Ertragseinbußen an
Austausch mit Fachkollegen auf nationaler und interna- Nutzpflanzen (BODDY, 2016). Dies spiegelt sich auch in
tionaler Ebene von großem Nutzen ist. Derzeit stehen der Anzahl geregelter Arten (Durchführungsverordnung
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Journal für Kulturpflanzen, 72 (8). S. 404–414, 2020, ISSN 1867-0911, DOI: 10.5073/JfK.2020.08.11 Verlag Eugen Ulmer KG, Stuttgart
(EU) 2019/2072 (EU, 2019b) in Anhang II (EU, 2019b)) renzfunktion führt das Labor AGQMy die Diagnose von
Übersichtsarbeit
wider, wobei Pilze und Oomyceten die zweitumfang- neu auftretenden oder bereits Quarantäneregelungen
reichste Schadorganismengruppe bilden. Regelmäßig unterliegenden Pilzarten durch. Die bereits etablierten
werden neue Arten entdeckt und beschrieben. Diese bzw. nicht mehr geregelten pilzlichen Schadorganismen
gehören häufig zu sogenannten Artkomplexen, die phy- werden an anderen Instituten gearbeitet. Bei dieser Dia-
logenetisch eng miteinander verwandt und anhand mor- gnoseaktivität liegt der Schwerpunkt insbesondere auf
phologischer Merkmale oft nur schwer oder gar nicht un- der Beteiligung an der Verhinderung der Einschleppung
terscheidbar sind. Infolgedessen ist eine verlässliche Dia- und Verbreitung von Quarantänepilzen, in Zusammen-
gnose meist auch auf molekularbiologische Methoden arbeit mit den Pflanzenschutzdiensten der Länder. Durch
angewiesen. In den verschiedenen Laboren des NRL, um die Kontrollstellen in den Bundesländern werden Proben
die Schadpilze und Oomyceten zu diagnostizieren, kom- von Importsendungen aus Drittländern, die verdächtige
men je nach Schaderreger verschiedenste Methoden zur Symptome aufweisen, genommen. Die zu verwendenden
Anwendung. Diese beinhalten die Kultivierung von Pil- diagnostischen Verfahren basieren auf validierten, vor-
zen und Oomyceten, morphologische Analysen, Nass- zugsweise molekularen Methoden (cPCR, Real-Time-
siebverfahren und Biotests, konventionelle und quantita- PCR und DNA-Barcoding) aus EPPO Standards der PM 7
tive PCR sowie die Identifizierung anhand von DNA-Se- Serie (EPPO, 2020). Entsprechend der für jeweilige Erre-
quenzvergleichen und molekularphylogenetischen Ana- ger gegenwärtigen Relevanz liegt der Fokus von AGQMy
lysen („DNA-Barcoding“). zur Zeit auf Phyllosticta citricarpa (Zitrus-Schwarzfle-
ckenkrankheit) (Abb. 1e), Fusarium circinatum (Pech-
410
2.3.1 Diagnose von Kartoffelkrebs (Chytridiomyceten) im krebs der Kiefer), Dothistroma septosporum, Dothistroma
Institut A (AKK). Der Kartoffelkrebs Synchytrium endo- pini, Lecanosticta acicola (Dothistroma-Nadelbräune),
bioticum ist einer der bedeutendsten Quarantänescha- und Cryphonectria parasitica. Im Rahmen der Akkreditie-
derreger für den Kartoffelanbau. Dieser bodenbürtige rung seiner Prüfverfahren beteiligt sich AGQMy mit einem
Pilz kann durch die Ausbildung von Dauersporen mehr flexibilisierten Akkreditierungsbereich und kann somit
als 40 Jahre im Boden überdauern (PRZETAKIEWICZ, 2015). die Diagnose auch der anderen quarantänerelevanten
Die vorgeschriebene Sperrung von Befallsflächen stellt so Pilzarten abdecken. Für diese Schadorganismen sind in
ein langfristiges Problem für den Kartoffelanbau dar. Bis der AGQMy-Arbeitssammlung aktuell auch Isolate als
heute sind über 40 Pathotypen beschrieben, die eine un- Positivkontrollen hinterlegt.
terschiedliche Pathogenität an verschiedenen Kartoffel-
sorten aufweisen. Da der Anbau resistenter Kartoffelsor- 2.3.3 Diagnose von Rost- und Brandpilzen im Institut EP
ten die einzige Möglichkeit für die Eindämmung von Kar- (EPM). Mit über 7000 bzw. rund 1500 beschriebenen
toffelkrebs darstellt, ist die Identifikation der Pathotypen Arten weltweit stellen die Rost- und Brandpilze zwei der
von herausragender Bedeutung. artenreichsten pflanzenparasitischen Gruppen der Pilze.
Zu den diagnostischen Methoden im Prüfbereich AKK Gegenwärtig sind hiervon 22 Arten als potentielle Qua-
zählt der Nachweis von S. endobioticum in Boden- und rantäneschadorganismen auf der EPPO A1- und A2-Liste
Gewebeproben mittels Nasssiebverfahren (Abb. 1f–h) zur Regelung vorgeschlagen. Das Labor EPM strebt eine
und Mikroskopie. Für die Identifikation der Pathotypen Flexibilisierung des Akkreditierungsbereiches an, so dass
wird ein Biotest nach der Glynne-Lemmerzahl-Methode ein umfangreiches Repertoire dieser Rost- und Brand-
eingesetzt. Hierbei wird ein Differentialsortiment von pilze diagnostiziert werden kann. Die Identifizierung er-
Kartoffelsorten, deren Resistenz gegenüber bestimmten folgt dabei durch die molekularphyolgenetische Analyse
Pathotypen bekannt ist, mit dem zu testenden Material geeigneter DNA-Regionen, dem sogenannten „DNA-Bar-
infiziert und anschließend die Anfälligkeit der verschie- coding“. Exemplarisch wurde die Methode vom Prüfla-
denen Sorten beurteilt. Des Weiteren wirkt AKK an der bor EPM für Thekopsora minima (EPPO A2-Liste) vali-
Harmonisierung von Testmethoden auf EU-Ebene mit diert.
und war sowohl an der Erarbeitung des EPPO-Standards Der Erreger des Rosts der Nordamerikanischen
zur Diagnose von S. endobioticum (PM 7/28, EPPO, Strauchheidelbeere (Vaccinium corymbosum, Ericaceae)
2020) als auch des EPPO-Standards zur Resistenzprü- wurde zum ersten Mal 2015 für Deutschland und Europa
fung beteiligt. Auf nationaler Ebene unterstützt AK die gesichert nachgewiesen (SCHRADER & MAIER, 2015). Die
Pflanzenschutzdienste (PSD) der Bundesländer bei der Methode wurde anhand DNA-Sequenzierung der LSU
Etablierung und Harmonisierung der Testverfahren. und der ITS-Region der ribosomalen Gene validiert. Es
Dazu wurden die Mitarbeiter der PSD in Workshops zur wurde ein detailliertes Protokoll sowie ein Datensatz zur
Diagnose von S. endobioticum geschult und bei methodi- schnellen und einfachen Unterscheidung des invasiven
schen und diagnostischen Fragen beraten. amerikanischen Rostpilzes von nah verwandten Arten
entwickelt. Mit dieser Methode kann Thekopsora minima
2.3.2 Diagnose von Asco- und Basidiomyceten im Institut auch eindeutig von Naohidemyces vaccinii, dem Erreger
AG (AGQMy). Die Zuständigkeit des Arbeitsbereiches des Rosts der Europäischen Heidelbeere (Vaccinium myr-
AGQMy erstreckt sich auf Ascomycota und Basidiomyco- tillus) unterschieden werden.
ta, mit Ausnahme von Rost- und Brandpilzen, die im Dieser und weitere kuratierte Datensätze werden nach
Prüflabor EPM bearbeitet werden. In Rahmen der Refe- der Validierung den Pflanzenschutzdiensten künftig zur
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Verfügung gestellt, um ihnen nach der DNA-Sequenzie- laboren der Pflanzenschutzdienststellen zur Verfügung
Übersichtsarbeit
rung die eindeutige Einordnung der Schadorganismen gestellt werden.
selbst zu ermöglichen.
2.4 Diagnose im Bereich Nematologie (AG)
2.3.4 Diagnose von Oomyceten-Arten im Institut GF Phytonematoden verursachen weltweit z. T. erhebliche
(GFO). Eine der wirtschaftlich bedeutendsten phytopa- Ertragsausfälle an landwirtschaftlichen, gartenbaulichen
thogenen Mikroorganismengruppe ist die Gattung Phyto- und auch forstlichen Kulturpflanzen. Nematoden entzie-
phthora. Phytophthora-Arten sind pilzähnliche Mikro- hen den Pflanzen Nährstoffe, verursachen Verwundun-
organismen und gehören systematisch zu den Oomycota gen, übertragen Krankheitserreger, schwächen die
aus dem Reich der Chromista. Zu der Gattung zählen pflanzliche Abwehr oder führen zu unspezifischen
über 150 Arten, die weltweit massive Pflanzenschäden Abwehrreaktionen der betroffenen Pflanzen. Dies führt
verursachen können. Gefürchtet sind nicht nur Arten, die in nicht wenigen Fällen zum Absterben der Pflanzen. Die
Kulturen in den Gartenbaubetrieben befallen, sondern Anzahl von geregelten Nematoden umfasst etwa 20
besonders die Phytophthora-Arten, die Pflanzen im Kon- Arten. Darunter befinden sich bei den Quarantänenema-
text von Baumschulen, urbanem Grün und in Waldgebie- toden Arten mit erheblichem Schadpotenzial insbeson-
ten schädigen, wo eine chemische Bekämpfung nicht dere für den Kartoffelanbau, aber auch Gehölze (speziell
möglich ist. Zu diesen Phytophthora-Arten zählen unter Arten der Gattung Pinus) stehen vor dem Hintergrund
anderem die Quarantäneschadorganismen P. ramorum des Klimawandels großen Gefahren und Herausforde-
P. lateralis und P. kernoviae. rungen gegenüber.
411
Der Prüfbereich GFO führt seit vielen Jahren die Dia-
gnose von P. ramorum und P. kernoviae durch und war an 2.4.1 Diagnose forstlicher Quarantänenematoden im Insti-
der Erarbeitung des EPPO Diagnoseprotokolls PM 7/66 tut AG (AGQF). Das zoologisch orientierte forstliche
(1) für Phytophthora ramorum beteiligt. In nationalen Quarantänelabor befasst sich mit Gehölz- und forstlich
und internationalen Forschungsprojekten (EU, USA) relevanten Quarantäneschadorganismen; fachlich ist
wurden epidemiologische Grundlagen zu diesem bedeu- dieser Bereich sehr breitgefächert und als eine Schnitt-
tenden Schadorganismus mit erarbeitet, die maßgeblich stelle zu den anderen Quarantänelaboren Entomologie,
zur Erstellung der Risikoanalyse beigetragen haben. Mykologie und Nematologie aufgestellt. Von der bereits
Die Diagnose von Phytophthora-Arten aus pflanzlichen erwähnten, 20 Arten umfassenden Liste der Prioritären
Materialien, Substraten und Wasser erfolgt mit unter- Schädlinge sind allein 9 von unmittelbarer Gehölz- bzw.
schiedlichen Methoden aus den Bereichen Molekularbio- forstpathologischer Relevanz. HOPPE et al. (2020a) lie-
logie, Mikrobiologie und Morphologie. Molekularbiolo- fern hierzu eine Kurzcharakterisierung zu den entspre-
gisch findet die Diagnose hauptsächlich mittels konven- chenden Organismen. Einen besonderen fachlichen
tioneller PCR oder Real-Time PCR statt. Zusätzlich wer- Schwerpunkt umfasst der seit 1999 in der EU (Portugal
den die Pathogene isoliert und sowohl morphologisch und Spanien) nachgewiesene Kiefernholznematode Bur-
anhand der typischer Weise auftretenden Strukturen saphelenchus xylophilus. Neben Monitoring, Diagnose
(Lichtmikroskopie) als auch durch Sequenzanalyse und Erarbeitung von Notfallmaßnahmenplänen wird
bestimmt. aktiv an der Lebenderhaltungszucht von 48 Bursaphelen-
Eine besondere Herausforderung stellt die Isolierung chus-Arten gearbeitet. Diese umfangreiche Sammlung ist
von Phytophthora-Arten aus Substraten und Wasser dar. eine der größten ihrer Art weltweit und beteiligt sich an
Dazu wurde in der Arbeitsgruppe erstmalig in Europa ein der Bereitstellung von Referenzmaterial (vgl. HOPPE et
Köderverfahren mit Rhododendronblättern validiert al., 2020b in diesem Themenheft). Die entomologischen
(JUNKER et al., 2018). Da nur intakte Strukturen von Schwerpunkte von AGQF werden unter 2.2.1 erläutert.
P. ramorum das unverletzte Blattgewebe infizieren kön-
nen, gibt das Verfahren auch Auskunft über die Vitalität 2.4.2 Diagnose von Quarantänenematoden im Institut AG
des Erregers in der untersuchten Probe. (AGQN). Der Prüfbereich AGQN bearbeitet in seiner
Weiterhin werden von GFO regelmäßig Eignungsprü- Zuständigkeit alle geregelten phytopathogenen Nemato-
fungen angeboten, bei denen die amtlichen Diagnose- den, ausgenommen Arten im Bereich Forst (Bursaphelen-
labore der Bundesländer u. a. ihre Kompetenz überprü- chus xylophilus). Der Fokus liegt auf Kartoffelzysten-
fen und belegen können. Insbesondere gilt es dabei nematoden (Globodera pallida, G. rostochiensis) und
P. ramorum und P. kernoviae aus kontaminiertem Subst- nicht in Deutschland heimischen Meloidogyne-Arten
rat zu isolieren und anschließend mittels morphologi- (M. chitwoodi und M. fallax). Ebenfalls von großer
scher und molekularbiologischer Analyse eindeutig Bedeutung sind die als Unionsquarantäne-Nematoden
nachzuweisen. geregelten Arten der Gattungen Hirschmanniella spp.
Der Prüfbereich GFO unterhält eine Stammsammlung (5 Arten), Longidorus diadecturus, Nacobbus abberans
mit ca. 1350 Isolaten, die ca. 67 Phytophthora-Arten und nicht europäische Xiphinema Arten/Population, die
zugerechnet werden können. Diese dienen zum einen als in Deutschland bislang sehr eingeschränkt auftreten. Die
internes Referenzmaterial für alle Untersuchungen im Diagnosemethoden umfassen auch morphologische
Rahmen des NRL. Zum anderen können sie auf Anfrage Untersuchungen, die aber in jedem Fall molekularbiolo-
als nicht-zertifiziertes Referenzmaterial den Diagnose- gisch zu verifizieren sind. Den größten Umfang an Unter-
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suchungen und Regelungen nehmen dabei die Kartoffel- Grapevine Flavescence dorée Phytoplasma sowie außer-
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zystennematoden ein. Kartoffelzystennematoden wer- europäische Phytoplasmen an Obst, Weinreben und Pal-
den dabei mittels eines dichtebasierten Verfahrens nach men. Die Diagnose der Flavescence dorée stellt derzeit
OOSTENBRINK (1960) aus Bodenproben extrahiert und einen Schwerpunkt dar. Die Krankheit kann anhand der
anschließend morphologisch auf Gattungsebene anhand Symptome nicht von anderen Phytoplasmosen der Rebe
der Zystenform identifiziert. Die Artidentifikation von unterschieden werden, breitet sich jedoch im Gegensatz
Nematoden ohne „vulval cone“ als typischem Merkmal zu diesen epidemisch aus, da sie durch die eingeschleppte
der Gattung Globodera erfolgt mittels konventioneller amerikanischen Rebzikade Scaphoideus titanus sehr
PCR und gelelektrophoretischer Auftrennung der ent- effektiv von Rebe zu Rebe übertragen wird. Für eine ein-
standenen PCR-Produkte. Barcoding-Sequenzierung deutige Differenzierung zwischen dem Grapevine Flaves-
wird zukünftig ebenfalls genutzt, um den Nachweis bzw. cence dorée Phytoplasma und ähnlichen, von S. titanus
die Identifizierung aller übrigen Nematoden-Arten zu nicht übertragbaren Phytoplasmen in Wildpflanzen und
sichern. Das zu akkreditierende Prüfverfahren im flexi- Reben sind DNA-Sequenzanalysen erforderlich.
blen Akkreditierungsrahmen beinhaltet gegenwärtig Glo- Als RNQP werden die mit Obstphytoplasmosen asso-
bodera rostochiensis und Globodera pallida (Abb. 1d). ziierten Schaderreger Candidatus Phytoplasma mali
Weiterhin wird im Prüfbereich AGQN eine etwa 200 Po- (Apfeltriebsucht), Candidatus Phytoplasma prunorum
pulationen umfassende Arbeitssammlung zur Gattung (Europäische Steinobstvergilbung) und Candidatus
Globodera, welche neben den Kartoffelzystennematoden Phytoplasma pyri (Birnenverfall) sowie der Erreger der
Globodera pallida und G. rostochiensis auch nahe ver- Schwarzholzkrankheit (Bois noir) der Rebe, Candidatus
412
wandte Arten wie Globodera tabacum, G. artemisae und Phytoplasma solani, bearbeitet.
G. millefolii beinhaltet, erhalten und kontinuierlich ver-
mehrt. Eine kleinere Arbeitssammlung zu den regulier- 2.6 Diagnose im Bereich Virologie (EP, OW)
ten Nicht-Quarantäne-Schädlingen der Gattung Ditylen- Pflanzenviren stellen die größte Gruppe von neuauftre-
chus umfasst sieben Population von D. dipsaci (3) und tenden Schaderregern dar (ANDERSON et al., 2004). Nicht
D. destructor (4). zuletzt bedingt durch veränderte klimatische Bedingun-
gen dringen arthropodische Virusvektoren in neue geo-
2.5 Diagnose im Bereich Phytoplasmologie (OW) graphische Gebiete vor, in denen die Viren großen Scha-
Phytoplasmen sind zellwandlose, pleomorphe Bakterien den an Kulturpflanzen hervorrufen können (CANTO et al.,
aus der Klasse der Mollicutes, die als obligate Zellparasi- 2009; JONES, 2016). Derzeit sind auf den EPPO A1- und
ten das Phloem von Pflanzen besiedeln. Daneben infizie- A2-Listen knapp 50 verschiedene Viren und Viroide
ren sie die Gewebe phloemsaugender Zikaden und eini- erfasst; die EU-Durchführungsverordnung 2019/2072
ger Psylliden, die ihnen als Vektoren dienen. Dabei wei- (EU, 2019b) definiert 22 Virus-/Viroidgruppen als Qua-
sen viele Phytoplasmen eine hohe Vektorspezifität auf. rantäneschädlinge und listet zahlreiche weitere Viren
Infolge ihrer Anpassung an die obligat biotrophe Lebens- und Viroide als regulierte Nicht-Quarantäne-Schädlinge.
weise zeichnen sich Phytoplasmen durch kleine Genom- Die gelisteten Viren und Viroide befallen vor allem Obst-
größen und reduzierte Stoffwechselwege aus. Dennoch gehölze und Weinreben, Kartoffeln und Solanaceen sowie
sind sie in der Lage, sich an die sehr unterschiedlichen Gemüsekulturen, können jedoch auch andere Kultur-
Bedingungen zu adaptieren, die sich durch den zwingen- und Nichtkulturarten befallen. Aufgrund des hohen
den Wechsel zwischen pflanzlichen und tierischen Wir- Schadpotentials ist eine schnelle Diagnostik notwendig,
ten ergeben. Phytoplasmen verursachen Krankheiten bei die zugleich den Ansprüchen der Sensitivität und Spezi-
mehreren hundert Pflanzenarten, darunter wichtige fizität genügt. Es ist so z. B. notwendig, das neuauftreten-
mono- und dikotyle annuelle und perennierende Kultur- de tomato brown fruit rugose virus von anderen Tobamo-
pflanzen. In Europa sind Phytoplasmosen der Rebe sowie viren, die nicht geregelt sind, zu unterscheiden. Am JKI
von Stein- und Kernobst von besonderer wirtschaftlicher werden Pflanzenviren nach Wirtsgruppen getrennt bear-
Bedeutung. Daher sind die an diesen Wirten sowie an beitet, auch wenn im Einzelfall die Wirtskreise überlap-
Beerenobst, Citrus und Kokospalmen vorkommenden pen können. So werden am Institut EP Viren und Viroide
außereuropäischen Phytoplasmen wie auch das in Euro- an Gemüsekulturen und Leguminosen bearbeitet, am
pa auftretende Flavescence dorée Phytoplasma als Qua- Institut OW stellen Obst- und Rebenvirosen den For-
rantäneschaderreger eingestuft. schungsschwerpunkt dar. Zur Diagnose kommen ver-
schiedene Methoden aus dem Bereich der Serologie, der
2.5.1 Diagnose von Phytoplasmen als Quarantäne- Molekularbiologie und der Elektronenmikroskope zum
schadorganismen im Institut OW (OWP). Phytoplasmen Einsatz.
sind besonders im Obst- und Weinbau als Schaderreger
von großer Bedeutung. Daher ist der Arbeitsbereich 2.6.1 Diagnosen von Viren und Viroiden im Institut EP
‚Phytoplasmen‘ im Institut OW für alle als Quarantäne- (EVP). Zahlreiche Pflanzenviren und –viroide gefährden
schaderreger eingestufte Phytoplasmen zuständig. Die den erfolgreichen Anbau von Kulturpflanzen. Die Mehr-
Phytoplasmen werden durch spezifische PCR- und qPCR- zahl diese Schadorganismen hat einen sehr weiten Wirts-
Verfahren nachgewiesen. Das Spektrum der Erreger kreis, so dass zahlreiche Kombinationen von Matrix und
umfasst das im europäischen Weinbau sehr schädliche Prüfling möglich sind. Dazu kommen verschiedene Nach-
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weismethoden, insbesondere serologische und mole- leprosis virus N sensu novo (CiLV-N; Gattung Dichorha-
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kularbiologische Tests, die einen generischen oder sehr virus) und dem Zitrusstamm des orchid fleck dichorhavi-
spezifischen Virus-/Viroidnachweis ermöglichen. Es ist rus (alle den Rhabdoviridae bzw. Kitaviridae zugehörig).
daher angestrebt, sich „flexibel“ für mehrere Nachweis- Citrus leprosis breitet sich derzeit auf dem amerikani-
verfahren zu akkreditieren und diese dann auf spezifi- schen Kontinent aus, wurde aber kürzlich ebenfalls in
sche Schadorganismen anzuwenden. Im Fokus der Südafrika detektiert. Eine weitaus größere Verbreitung
Akkreditierung stehen daher verschiedene serologische weisen jedoch die Vektoren dieser Viren auf. Milben der
Nachweise (insbesondere DAS-ELISA) und molekular- Gattung Brevipalpus sind in Europa vorhanden. Dies hat
biologische Nachweise (RT-PCR, qRT-PCR) für Schad- großen Einfluss auf die phytosanitären Risiken der citrus
erreger an Tomaten: tomato brown rugose fruit virus leprosis Viren. Ein Focus von OWV liegt auf dem Nach-
(Tobamovirus mit erheblichem Schadpotenzial (WILSTER- weis des American plum line pattern virus (APLPV; Gat-
MANN & ZIEBELL, 2019)), pepino mosaic virus, Pospiviroide tung Ilarvirus), das bisher vor allem in Amerika, Asien
sowie physostegia chlorotic mottle virus. Weitere Vor- und Ozeanien auftrat, aber bereits in Italien nachgewie-
gaben werden z. B. durch das EURL erstellt, so dass sen wurde. Die Detektion von APLPV mittels Reverser
zukünftig auch Nachweisverfahren für tomato leaf curl Transkription-PCR soll als Grundlage für ein flexibel
New Delhi virus und rose rosette virus etabliert werden akkreditiertes Prüfverfahren dienen.
müssen und sich somit die Liste der Prüfverfahren sowie Im Bereich der Quarantäneviren kommt neben den
Prüflinge kontinuierlich erweitert. vorrangig eingesetzten molekularen Detektionsmetho-
Das Prüflabor EPV verfügt über eine große Sammlung den das immunologische Verfahren ELISA zum Einsatz.
413
von Virusisolaten von geregelten und nicht-geregelten Neben phytopathogenen Viren mit Quarantänestatus
Pflanzenviren und –viroiden, die auf lebenden Pflanzen werden am Institut OW im Bereich Virologie Regulierte
erhalten werden oder auf verschiedene Weise konserviert Nicht-Quarantäne-Schaderreger (RNQP) wie das Sharka-
wurden (z. B. Gefriertrocknung, Einfrieren) und als Kon- virus (plum pox virus; PPV), die Blattrollkrankheit auslö-
trollen für Nachweisverfahren dienen. Aus den Vorgän- senden Rebviren grapevine leafroll-associated virus 1
gerinstitutionen des JKI (Biologische Bundesanstalt, (GLRaV-1) und grapevine leafroll-associated virus 3
Bundesanstalt für Züchtungsforschung) wurde eine um- (GLRaV-3) sowie little cherry virus 1 und 2 (LChV-1 bzw.
fassende Antiserumsammlung übernommen; derzeit LChV-2; Kleinfrüchtigkeit der Kirsche) bearbeitet.
sind rund 2000 polyklonale Antiseren gelistet, die für
den Virusnachweis eingesetzt werden können; hinzu
kommen zahlreiche monoklonale Antikörper. Bereits in 3 Weitere Aufgaben und Pflichten des NRL
der Vergangenheit gab es eine enge Zusammenarbeit mit
Pflanzenschutzdiensten im Bereich Diagnostik und Fort- Die Struktur des NRL zeigt die Zuordnung der Verant-
bildung. wortungsbereiche nach Schadorganismengruppe oder
-art. Das Institut AG beteiligt sich an allen Arbeitsberei-
2.6.2 Diagnose von Viren als Quarantäneschadorganis- chen mit Ausnahme der Virologie und ist zuständig für
men im Institut OW (OWV). In den Aufgabenbereich des die Diagnose von Quarantäneschadorganismen. Weitere
Quarantänelabors Virologie im Institut OW fallen nicht- am NRL beteiligte Institute (A, EP, GF, OW) und deren
europäische Viren, die hauptsächlich Zitruspflanzen, Zuständigkeitsbereiche beschäftigen sich darüber hinaus
Beeren- und Steinobst befallen. Das peach rosette mosaic mit ungeregelten bzw. nicht-Quarantäne Schadorganis-
virus (PRMV; Gattung Nepovirus) richtet überwiegend men. Es besteht eine intensive Zusammenarbeit des NRL
Schaden an Pfirsich an, wurde aber auch bereits an Wein- mit internationalen Experten im Rahmen von EPPO
reben diagnostiziert. Das peach mosaic virus (PcMV; Gat- Panels, EWGs (Experts Working Groups). EPPO Panels
tung Trichovirus) sowie das cherry rasp leaf virus (CRLF, erarbeiten und begutachten spezifische Protokolle für
Rauhblättrigkeit der Kirsche; Gattung Cheravirus) sind Schadorganismen. Zudem werden die Inhalte von veröf-
weitere Quarantäneschaderreger des Pfirsichs. fentlichten Diagnoseprotokollen der IPPC (International
Daneben weisen Beerenobst schädigende Viren wie Plant Protection Convention) mit den Protokollen der
das blueberry leaf mottle virus (BLMoV; Gattung Nepo- EPPO abgeglichen. Wissenschaftler*innen des NRL sind
virus), das raspberry leaf curl virus (RLCV; unclassified) aktiv an der Verbesserung von Diagnoseverfahren sowie
und das black raspberry latent virus (BRLV; Gattung Ilar- an der Etablierung neuer Methoden, der Harmonisierung
virus) Quarantänestatus auf. von Methoden und dem Erfahrungsaustausch beteiligt.
Als Quarantäneviren der Zitruspflanzen sind das Informationen zu Diagnosen und Eignungsprüfungen,
Satsuma dwarf virus (SDV; Gattung Sadwavirus; mit die im Rahmen des nationalen Referenzlabors angeboten
Satsumamandarinenbaum, Sojabohne und anderen werden, sind künftig über die Internetseite des NRL
Zitrusgewächsen als Wirtspflanzen) und der citrus lepro- (aktuell in der Testphase) verfügbar. Auf dieser Home-
sis Viruskomplex gelistet. Die citrus leprosis Krankheit page wird auch ein Überblick über die jeweiligen
führt zu enormen Schäden an Zitruspflanzen und ist mit Ansprechpartner für bestimmte Schadorganismen im JKI
mindestens fünf verschiedenen Viren assoziiert: citrus erscheinen, ebenso wie Kontakte und Informationen für
leprosis virus C (CiLV-C), citrus leprosis virus C2 die Pflanzenschutzdienste sowie Online-Formulare für
(CiLV-C2), hibiscus green spot virus 2 (HGSV-2), citrus die Anmeldung von Proben für Referenzuntersuchungen.
Journal für Kulturpflanzen 72. 2020Sie können auch lesen
