Xylella fastidiosa

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Oleander-Blatt-Brand; Auswirkungen des Befalls von Nerium oleander durch das Bakterium Xylella fastidiosa

Russ Ottens, University of Georgia / © Bugwood.org, CC BY 3.0 us

Homalodisca vitripennis, eine Zwergzikade, kann beim Saugen von Pflanzensäften das Bakterium in das Xylem der Pflanze übertragen.

Xylella fastidiosa, dt. auch Feuerbakterium, ist ein Bakterium aus der Familie Lysobacteraceae (früher als Xanthomonadaceae bezeichnet).^[1][2] Es ist der Erreger von Krankheiten bei fast 600 Pflanzenarten, darunter zahlreichen Nutzpflanzen (Stand April 2020).^[3]

Unter anderem löst es die Pflanzenkrankheiten phony peach disease (dt. unechte/falsche Pfirsich-Krankheit), oleander leaf scorch (dt. Oleander-Blatt-Brand), Zitrus-Krebs (citrus variegated chlorosis disease, vielfältige Zitrus-Chlorose-Krankheit) sowie an Rebstöcken die „Pierce-Krankheit“ (Pierce’s disease) aus. Darüber hinaus befällt es auch Mandel-, Oliven- und Pflaumenbäume.^[4]

Alle aus dem Xylem saugenden Insekten in Europa sind potentielle Überträger des Bakteriums. Das heißt, dass die Bekämpfung des Bakteriums besonders schwierig ist, da das Bakterium durch unterschiedliche Insekten übertragen wird; hinzu kommt, dass befallene Pflanzen über Monate keine Symptome zeigen, so dass eine Ausbreitung lange unentdeckt bleibt.^[5]

Die Ausbreitungsgeschwindigkeit von X. fastidiosa in Ländern, in denen das Bakterium bereits gemeldet wurde, ist sehr hoch, insbesondere im Plantagenanbau. Ein Pflanzenschutzmittel, das bei bereits befallenen Pflanzen eingesetzt werden könnte, ist bisher nicht bekannt; die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit empfiehlt daher, die übertragenden Insektenarten zu bekämpfen und Pflanzen vor dem Versand in andere Regionen vorher gründlich auf Befall zu prüfen.^[6]

Aufgrund der Vielfalt der Unterarten in Europa wird inzwischen vermutet, dass die Bakterien nicht nur einmalig, sondern bereits mehrere Male von Amerika – wo sie endemisch (beheimatet) sind – nach Europa verschleppt wurden.^[7]

Das Feuerbakterium soll nicht mit dem Feuerbrand-Bakterium Erwinia amylovora verwechselt werden.

Merkmale des Bakteriums

Die Zellen von Xylella fastidiosa sind stäbchenförmig und haben typischerweise einen Durchmesser von 0,25–0,35 µm und eine Länge von 0,9–3,5 µm. Flagellen sind nicht vorhanden, das Bakterium kann sich aber durch die sogenannte "twitching-motility" bewegen. Es handelt sich hierbei um mit Hilfe von Typ-IV-Pili ausgelöste Zuckbewegung. Es fehlt das für pflanzenpathogene Bakterien typische Typ-III-Sekretionssystem.^[8]

Verlauf der Krankheit

Ist ein Baum befallen besiedelt das Bakterium das Xylem und verstopft durch sein massenhaftes Auftreten die Leitungsbahnen. Wasser- und Nährstoffzufuhr werden zunehmend blockiert. Anfangs verfärben sich Blattspitzen und -ränder braun. Später verdorren Zweige bis irgendwann der ganze Baum abstirbt. Befallene Pflanzen können jedoch auch monatelang symptomfrei bleiben.^[9]

Neue Techniken zur Früherkennung des Befalls

Spektralkameras

Mit Hilfe einer Hyperspektralkamera und Aufnahmen die durch Drohnen in einer Höhe von ca. 500 Meter über Anpflanzungen gemacht werden, können kleinste Abweichungen an den Pflanzen sichtbar dargestellt werden. So berichtet erstmals das Magazin Nature von dieser neuen Technik, die Hoffnung verspricht im Kampf gegen diese gefährliche und sich bislang unkontrolliert ausbreitende, unheilbare Pflanzenkrankheit. Mit einer Auflösung von 40–60 cm können einzelne Pflanzenaufnahmen in 250 Farbspektren analysiert werden, die wesentlich genauer und umfassender sind als mit bloßem Auge wahrnehmbar. Hierdurch können bereits kleinste Veränderungen an den befallenen Pflanzen und Bäumen erkannt werden, die zu den typischen Austrocknungen führen. Diese Technik gibt Hoffnung die Ausbreitung frühzeitig zu erkennen und zu bekämpfen.^[10][11]

Spürhunde

Anscheinend können Spürhunde so trainiert werden, dass sie im Frühstadium die vom Bakterium Xylella fastidiosa befallenen Olivenbäume erkennen können. Sechs speziell abgerichtete Hunde werden in Süditalien eingesetzt. Sie wurden zuvor von Hundetrainern und Experten den Landwirtschaftsverbandes trainiert.^[12]

Genom

Im Jahr 2000 konnte in São Paulo (Brasilien) das gesamte Genom der Art entschlüsselt werden: Zwei Jahre lang arbeiteten 200 Wissenschaftler an der DNA-Sequenzierung. Sie ergab, dass das Genom des Bakteriums 2.679.305 Basenpaare umfasst. Ca. 50 % der Codierungsregionen konnten vermutlichen Funktionen zugewiesen werden; es gibt zahlreiche Hinweise auf die Ursache der Krankheiten an infizierten Pflanzen.^[13]

Pierce-Krankheit

Diese Rebstock-Krankheit wurde erstmals 1892 von Newton B. Pierce, einem der ersten Phytopathologen, an der Edlen Weinrebe (Vitis vinifera) in Kalifornien untersucht, im Jahr 1900 erschien seine Beschreibung.^[14] Der Name dieser Pflanzenkrankheit des Weins lautet daher im Englischen Pierce’s disease. Der Erreger bewirkt, dass der Wasser- und Nährstoffhaushalt der Pflanze blockiert wird, was nach zwei bis drei Jahren zu ihrem Absterben führt. Außerdem verfärben sich die Blätter der befallenen Rebstöcke gelb und die produzierten Früchte sind klein und hart.

1996 fand man heraus, dass der Vektor (Überträger) dieser Krankheit eine Zwergzikade der Gattung Homalodisca ist: Homalodisca vitripennis. Dieses Insekt ernährt sich von Pflanzensäften und überträgt so das Bakterium in das Xylem der Pflanzen, wo es sich weiterentwickelt und vermehrt.

Die Krankheit wird durch die Subspecies Xylella fastidiosa fastidiosa verursacht^[7] und wurde ebenfalls in Costa Rica, im Südosten der USA, in Mexiko und Venezuela nachgewiesen.

Befall von Obstbäumen in Europa

Das Bakterium führt zum Olivenbaumsterben, es bewirkt auch hier die Austrocknung und das Absterben der Pflanzen (OQDS, olive quick decline syndrome).^[7]

Der Weg, auf dem das Bakterium aus Nord- und Lateinamerika nach Südeuropa eingeschleppt wurde, ist dabei unklar. 2013 trat das Bakterium zum ersten Mal auf 8.000 Hektar (ha) im Salento in Süditalien auf,^[15] Anfang 2015 mussten dort auf nun schätzungsweise 230.000 ha in der Provinz Lecce ca. eine Million befallene Olivenbäume gefällt werden, eine weitere rasche Ausbreitung wurde befürchtet. Zusätzlich musste für eine effektive Vorbeugung der weiteren Ausbreitung das Gras in der gesamten Gegend gemäht sowie der Boden umgepflügt und Pestizide eingesetzt werden. 2012 wurden in einem Treibhaus bei Tours (Frankreich) und 2015 an der Côte d’Azur^[16] und bei einer Kübelpflanze in Propriano (Korsika) ebenfalls entsprechende Bakterien gefunden.^[17] Am 18. August 2016 wurden in Korsika 279 Infektionsherde identifiziert, konzentriert vor allem im Süden und Westen der Insel.^[18]

Im Jahr 2015 stoppten italienische Staatsanwälte die Anordnung der EU und leiteten Untersuchungen gegen Forscher und örtliche Behördenvertreter ein, denen vorgeworfen wird, „unwahre Fakten“ übermittelt zu haben und so die EU zu einer falschen Einschätzung gebracht zu haben. Es gebe „keinen Beweis“ für eine Verbindung zwischen dem Bakterium und den Austrocknungserscheinungen tausender Bäume in Süditalien.^[19][20] Diese Anordnung wurde erst im Juli 2016 nach der Androhung einer Klage vor dem Europäischen Gerichtshof wieder zurückgenommen.^[21] Im Mai 2017 erstatteten Umweltschützer, denen die Abholzungen nicht gefielen, eine Beschwerde bei der Staatsanwaltschaft mit dem Ziel, andere mögliche Ursachen wie etwa Pilzinfektionen zu untersuchen, obwohl dies von EU-Seite bereits ausgeschlossen war.^[7][22]

Xylella fastidiosa befällt auch Mandel-, Pfirsich- (phony peach disease)^[23] und Pflaumenbäume sowie Zitrusfrüchte, darüber hinaus Oleander (oleander leaf scorch)^[24]. Weitere Wirtspflanzen, in denen das Bakterium nachgewiesen wurde, sind: Süßkirsche (Prunus avium), Weidenblatt-Akazie (Acacia saligna), Immergrün (Vinca rosea), Rosmarin (Rosmarinus officinalis), Australischer Rosmarin (Westringia fruticosa), Kreuzblume (Polygala myrtifolia) und Immergrüner Kreuzdorn (Rhamnus alaternus)^[25].

Als Gegenmaßnahme wurde von der EU ein Importverbot bestimmter Kaffeesträucher aus Honduras und Costa Rica verhängt.^[26]

2016 wurde Xylella fastidiosa erstmals in Deutschland nachgewiesen.^[27] Der Befall im Gewächshaus einer Gärtnerei in Sachsen konnte durch Vernichtung des verdächtigen Pflanzenmaterials gestoppt werden. 2018 wurde Deutschland wieder für befallsfrei erklärt.^[28][29]

Ende 2016 wurde das Bakterium auch auf den Balearen identifiziert. In der Folge der Untersuchungen ergab sich der Verdacht, dass sich das Bakterium bereits seit 2012 auf Mallorca ausbreiten konnte und deswegen bis zu 12.000 Mandelbäume in der Mitte der Insel abstarben.^[30][31] Nach Untersuchungen des Bakteriums hat sich ergeben, dass es sich hierbei um die aggressive Form Xylella fastidiosa pauca handelt, die neben den schon oben erwähnten Bäumen auch Olivenbäume, Kirschbäume, Lorbeerbüsche, Weidenblatt-Akazien, Lavendel, Rosmarin, Australischen Rosmarin (Westringia fruticosa) und Kreuzblumen befallen kann.^[32]

Am 28. Februar 2017 berichtet die Mallorca Zeitung, dass der Biologe Eduardo Moralejo das Landwirtschaftsministerium bereits 2010 über die Ausbreitung des Bakteriums auf Mallorca informierte. Moralejo beschuldigte das Ministerium aus wirtschaftspolitischen Gründen den wahren Grund des Mandelbaumsterbens verschleiert zu haben. Seit dem Frühjahr 2017 gilt ein Ausfuhrstopp von den Balearen auf das spanische Festland für jegliche Pflanzen, die von dem Erreger befallen sind.^[33] Als Ursprung der Ausbreitung nennt Moralejo eine Finca nahe Son Carrió bei San Llorenç. Hier wurde 1996 aus Kalifornien stammendes Biomaterial zu Experimentalzwecken ausgebracht. Seiner Meinung nach breitet sich Xylella fastidiosa auf der Insel bereits seit diesem Zeitpunkt aus. Somit sei Mallorca auch die erste europäische Region, die von Xylella befallen wurde. Seit 2008 seien an die 100.000 Mandelbäume auf Mallorca abgestorben. Etwa eine Million Mandelbäume seien bereits befallen und das Bakterium greife auch auf Weinreben, Olivenbäume, Feigenbäume und verschiedene Zierpflanzen über.^[34] Moralejos Hypothesen gelten inzwischen als gesichert und die Forschung zu Verbreitungswegen und Gegenmaßnahmen läuft weiter.^[35]

Maßnahmen und Schutz gegen die Ausbreitung

2015 wurde von der EU-Behörde eine Richtlinie veröffentlicht, um den Pflanzenschutz zu sichern und die weitere Ausbreitung der Krankheit zu verhindern. Unter anderem wurde angeordnet, dass um den Befall eine 100 Meter breite Zone und eine 10 Kilometer breite Pufferzone errichtet werden muss. In einem späteren, 2017 geänderten EU-Beschluss wurde diese Pufferzone auf fünf Kilometer reduziert. Des Weiteren wurde angeordnet, dass für eine Reihe von für den Handel bestimmte Pflanzen, die als Wirtspflanzen für den Erreger gelten, ein EU-Pflanzenpass obligatorisch ist. Befallene Pflanzen gelte es zu entfernen und zu verbrennen.  

Siehe auch

• Pflanzliche Abwehr von Pflanzenfressern
• Pflanzliche Immunantwort (auch "pflanzliches Immunsystem" genannt)

Weblinks

Commons: Xylella fastidiosa – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien

• Pflanzengesundheit Seite des Julius Kühn-Instituts/Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen zu Xylella fastidiosa inklusive einer Liste der anfälligen Wirtspflanzen in der EU
• Amtsblatt inklusive der Liste der bekanntermaßen für die europäischen und außereuropäischen Isolate des spezifizierten Organismus anfälligen Pflanzen („spezifizierte Pflanzen“) und der Liste der bekanntermaßen für die europäischen Isolate des spezifizierten Organismus anfälligen Pflanzen („Wirtspflanzen“) [3]
• NZZ-Artikel vom 17. Juni 2019 von Angela Schader und Gilles Steinmann: "Mit den Bäumen stirbt das Salento" [5]
• Brigitte Kramer : Bakterium bedroht Oliven- und Mandelbäume - EU rät zu radikalen Abholzmaßnahmen (Memento vom 10. Juli 2017 im Internet Archive), Bayerischer Rundfunk vom 19. April 2017
• "Mallorca auf der Spur des Feuerbakteriums", von Barbara Pohle. In: Mallorca Zeitung vom 16. September 2019 [6]
• Nature Artikel zur Früherkennung durch Drohnen [1], 2018
• Feuerbakterium. – Informationen von Agroscope
• Barbara Bachmann (Text), Patricia Kühfuss (Fotos) Die Wurzeln einer Region; Text in 'brand eins' zum Befall von Olivenbäumen. [2]
• Spektrum.de: Ein von Xylella fastidiosa befallener Olivenhain.
• Julius Kühn-Institut Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen [4]

Literatur

• IE. Ben Moussa, V. Mazzoni, F. Valentini, T. Yaseen, D. Lorusso, S. Speranza, M. Digiaro, L. Varvaro, R. Krugner, AM. D'Onghia: Seasonal Fluctuations of Sap-Feeding Insect Species Infected by Xylella fastidiosa in Apulian Olive Groves of Southern Italy. August 2016. In: J Econ Entomol. PMID 27401111
• SM. Mang, S. Frisullo, HS. Elshafie, I. Camele: Diversity Evaluation of Xylella fastidiosa from Infected Olive Trees in Apulia (Southern Italy). April 2016. In: J Microbiol Methods. PMID 27147930
• Q. Yuan, R. Jordan, RH. Brlansky, O. Istomina, J. Hartung: Development of single chain variable fragment (scFv) antibodies against Xylella fastidiosa subsp. pauca by phage display. Oktober 2015. In: J Microbiol Methods. PMID 26232710
• A. Fierro, A. Liccardo, F. Porcelli: A lattice model to manage the vector and the infection of the Xylella fastidiosa on olive trees. In: Nature - Scientific Reports. 9. Jahrgang, Nr. 1, 2019, S. 8723, doi:10.1038/s41598-019-44997-4. 

Einzelnachweise