Forschungs- und Innovationsprojekt
Etablierung eines Blatt-Testsystems zur Beurteilung der Toleranz von Hopfen gegenüber Falschem Mehltau

Infektionen des Hopfens mit Falschem Mehltau, verursacht durch den Pilz Pseudoperonospora humuli, stellen die Pflanzer immer wieder vor große Herausforderungen. Auch im regenreichen Sommer 2016 trat in der Praxis verstärkt Peronospora-Befall auf. Seit Jahrzehnten unterstützt der etablierte Peronospora-Warndienst die Hopfenpflanzer bei der gezielten Bekämpfung dieser Pilzkrankheit. Einen wesentlichen Beitrag zur Lösung des Peronospora-Problems leistet die Züchtung. Dabei sollen Hopfen mit deutlich verbesserter Toleranz gegenüber diesem Pilz entwickelt werden. Um frühzeitig auf Peronospora-Toleranz zu prüfen, werden alljährlich Tausende von Sämlingen im Gewächshaus mit einer Pilzsporensuspension eingesprüht und nachfolgend selektiert. Bei dieser Massenselektion kann die Widerstandsfähigkeit einzelner Hopfen nicht genau festgestellt werden.

Ziel

Um fundierte Aussagen zur Peronospora-Toleranz einzelner Sämlinge oder Sorten zu ermöglichen, soll ein weitgehend standardisiertes Testsystem mit abgeschnittenen Blättern (detached leaf assay) im Labor etabliert werden, mit dem die Toleranz bzw. Anfälligkeit gegenüber Peronospora zuverlässig und genau abgeschätzt werden kann. Hierbei wird nur die Toleranz gegenüber der sog. Sekundärinfektion erfasst, d.h. wie widerstandsfähig bzw. anfällig sich der Hopfen zeigt gegenüber Zoosporangien des Pilzes, die von außen auf die Blätter kommen. Bei sehr hoher Luftfeuchtigkeit schlüpfen die Zoosporen, dringen über Blattöffnungen in das Innere des Blattes und wachsen zu einem Pilzmyzel aus. Anfällige Hopfen zeigen daher als typische Pilzinfektionssymptome auf dem Blatt gelbliche (chlorotische) Flecken, die später verbräunen (Nekrosen).

Methode

Die Unterseite der Blätter von Hopfen, die sich in ihrer Peronospora-Toleranz deutlich unterscheiden, wird mit der Peronospora-Sporangien-Suspension besprüht. Fünf bis 14 Tage nach der Beimpfung werden die Reaktionen der Blätter visuell beurteilt. Folgendes Infektionsszenarium läuft ab: Auf der Blattunterseite werden aus den Zoosporangien bei sehr hoher Luftfeuchtigkeit (> 90 % Feuchtigkeit), in der Praxis also bei Regen, die Zoosporen (bewegliche Sporen) freigesetzt, die über die Spaltöffnungen ins Blattinnere eindringen. Innerhalb von wenigen Tagen bildet sich ein Pilzgeflecht (Myzel), das sich im Blattinneren (Interzellularraum) ausbreitet und wiederum aus den Spaltöffnungen herauswachsen kann. Auf der Blattunterseite wird nachfolgend ein schwarzgrauer Sporenbelag (Zoosporangien auf Trägern = Sporulation) sichtbar. Die Symptome (Chlorosen, Nekrosen, Sporulation) werden bonitiert 5 bis 7 Tage nach Inokulation (dpi) und bis 14 dpi weiter beurteilt. Die Bewertung erfolgt auf einer Skala von 0 bis 5, Fokus wird auf die Sporulation gesetzt: 0 = keine Symptome, 1 = 1-10 %; 2 = 11-30 %; 3 = 31-60 %; 4 = 61-80 %; 5 = 81-100 % der Blattfläche betroffen. Nachfolgend wird der Index für Krankheitsschwere (disease severity) nach Townsend-Heuberger berechnet.

Ergebnisse

An der Etablierung und Optimierung eines Blatt-Testsystems wird seit 2012 gearbeitet. Aufbauend auf den Arbeiten in den USA, UK, CZ und den Studien von Frau Dr. Kremheller in Hüll in den 1970er und 1980er Jahren wurden die verschiedenen Versuchs-Parameter überprüft. Erste Erkenntnisse dazu wurden im Jahre 2013 in einer Bachelorarbeit (Jawad-Fleischer, 2014) gesammelt. Nach weiteren Verbesserungen bei der Reproduzierbarkeit und bei der Erhaltung der Vitalität der Zoosporen konnten je nach Peronospora-Toleranz auf den Blättern der zu untersuchenden Hopfen zuverlässig Chlorosen, Nekrosen und bei anfälligen Sporulation ausgelöst werden. 2016 wurden einzelne Parameter des Blatt-Testsystems nochmals angepasst. Im Fokus stand die Optimierung des Temperaturregimes. Durch kontinuierliche Temperaturbedingungen mit 20 - 22 0C während der Dunkel- und Lichtphase wurde die Bildung von Nekrosen als Zeichen des Absterbens von Wirtszellen so beschleunigt, dass auf den abgestorbenen Blattzellen keine Sporulation mehr möglich war. Erst durch die Absenkung der Temperatur auf 13 0C während der 12-stündigen Dunkelphase wurde die Sporulation des Peronospora-Pilzes auf Blättern von anfälligen Hopfen schon in den ersten Tagen nach der Inokulation sichtbar, bevor die Wirtszellen im späteren Infektionsverlauf dann als Folge des Peronospora-Befalls abstarben (ausgeprägte Nekroseflecken). So konnte eine klare Differenzierung beider Reaktionen erreicht werden.

 Blatt-Testsystem auf Peronospora-Toleranz mit optimierten Durchführungsparametern

Blatt-Testsystem auf Peronospora-Toleranz mit optimierten Durchführungsparametern
Während bei toleranteren Hopfensorten die Sporulation völlig unterdrückt wird oder besonders im frühen Infektionsstadium als Abwehrreaktion kleinere Nekroseflecken (hypersensitive Reaktion der Wirtszellen) auf den Blättern erschienen, zeigten sich auf den Blättern von anfälligeren bzw. weniger toleranten Sorten bereits wenige Tage nach der Inokulation chlorotische Blattflecken mit deutlicher Sporulation auf der Blattunterseite. Im späteren Stadium entwickeln sich diese in dunkelbraune Nekrose-Flecken. Diese Reaktionen des Blattes variieren in Abhängigkeit vom Blattalter. Junge Blätter in der Wachstumsphase zeigen deutlichere Symptome als ältere Blätter.
Für die Einschätzung der Toleranz eines Hopfens gegenüber dem Peronospora-Pilz war insbesondere eine frühzeitig auftretende starke Sporulation Indiz für eine starke Anfälligkeit.

Unterschiedliche Reaktionen von Hopfenblättern der Sorten Hallertau Blanc (HC) und Hallertauer Tradition (HT) 6 bzw. 12 Tage nach Inokulation mit Peronospora

Unterschiedliche Reaktionen von Hopfenblättern der Sorten Hallertau Blanc (HC) und Hallertauer Tradition (HT) 6 bzw. 12 Tage nach Inokulation mit Peronospora

Ausblick

In der kommenden Saison werden mit diesem Peronospora-Blatt-Testsystem Sorten und Zuchtstämme untersucht. Entscheidend dabei ist, dass die im Labor über den Blatt-Test gefundene Toleranz bzw. Empfindlichkeit eines Hopfens gegenüber Peronospora-Sekundärinfektionen mit der Toleranz bzw. Anfälligkeit im Feld korreliert werden kann.
Projektinformation
Projektleitung: Dr. E. Seigner und A. Lutz
Projektbearbeitung: B. Forster
Laufzeit: seit 2012