SYNergie – Nachhaltiger Schutz von Kartoffeläckern
Durch den Nachweis von Kartoffelkrebs ist es möglich, gezielt und frühzeitig einen Befall von landwirtschaftlichen Flächen aufzuspüren und entsprechend einzudämmen. Damit kann der wirtschaftliche Schaden, der dem Landwirt entsteht, so gering wie möglich gehalten werden.
Kartoffelkrebs, was war das nochmal?
Synchytrium endobioticum, bekannt als der Kartoffelkrebs, kann Ackerflächen befallen und löst damit große Ernteausfälle in der Kartoffelindustrie aus. Im Verbundprojekt „SYNergie“ entwickelt das Institut für Sicherheitsforschung (ISF) der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg (H-BRS) in enger Zusammenarbeit mit dem Julius-Kühn-Institut (JKI) und der Hochschule Osnabrück (HS) neuartige und hocheffiziente Verfahren, um den Erreger in festen und flüssigen Reststoffen erkennen und inaktivieren zu können. So sollen künftig einerseits die Verbreitung des Erregers eingedämmt sowie ein nachhaltiger Ackerbau unter anderem für die kartoffelverarbeitende Industrie sichergestellt werden.
Die Herausforderung durch den Kartoffelkrebs: Ernteausfälle und Ackerverseuchung
Der Kartoffelkrebs wird durch den Erreger Synchytrium endobioticum, einem Töpchenpilz, ausgelöst, welcher die Kartoffelpflanze als Wirt benutzt. Der Pilz bildet widerstandsfähige Sporen namens Dauersori aus, die bis zu 46 Jahre im Boden überleben können. Für den Kartoffelanbau hat ein Befall von Synchytrium Endobioticum schwerwiegende Konsequenzen: Neben Ernteeinbußen ist die Fläche für Jahre verseucht, da der Kartoffelerreger als Quarantäneschaderreger eigestuft wird. Befallene Flächen sind somit auf Jahre gesperrt.
Dauersori des Kartoffelkrebs-Erregers
Konfokale Laser-Scanning-Mikroskopische Aufnahmen gefärbter Dauersori von Synchytrium endobioticum
Links: Dauersorus in Aufsicht
Rechts: Dauersorus optisch geschnitten mit Zoosporen (grün).
Quelle: Dr. Matthias Becker, Julius Kühn-Institut
Konfokale Laser-Scanning-Mikroskopische Aufnahmen gefärbter Dauersori von Synchytrium endobioticum in Kartoffelkrebswucherungen
Quelle: Dr. Matthias Becker, Julius Kühn-Institut
Die Lösung
Die H-BRS entwickelt den Lösungsansatz mittels VOC-Analytik, um infizierte Pflanzen frühzeitig erkennen zu können.
Was genau bedeutet VOC-Analytik? Die Abkürzung VOC (englisch: volatile organic compounds) bezeichnet flüchtige organische Verbindungen, wozu beispielsweise Kohlenwasserstoff oder Alkohole zählen. Pflanzen stoßen solche volatilen und organischen Substanzen aus. Bei einem Schädlingsbefall verändern sich die VOCs, um der Gefahr entgegenzuwirken und andere Pflanzen zu schützen.
Prinzipiell bin ich sehr zuversichtlich, dass das Projektziel, also der Nachweis von Kartoffelkrebs mittels VOC-Analytik erreicht werden kann. Bereits andere Forschungsprojekte, die sich ebenfalls mit der VOC-Analyse an Schaderregern befassen, haben gezeigt, dass ein Nachweis dieser Erreger möglich ist.
Die Emissionen der VOCs sollen angewendet werden, um eine infizierte Pflanze frühzeitig erkennen zu können. Hier kommt die Arbeitsgruppe um Prof. Dr. Kaul, Dr. Makarow sowie Sarah Vermeeren der H-BRS erneut ins Spiel, welche die emittierenden Gase der Pflanze analysieren, um ein VOC-Muster identifizieren zu können, mit dessen Hilfe gesunde und infizierte Pflanzen differenziert werden können.
Gesunde Kartoffelpflanze in der Blütephase
Thermodesorption-Gaschromatographie-Massenspektrometrie (TD-GC/MS)
Protonentransferreaktion-Time of Flight-Massenspektrometrie (PTR-ToF-MS)
Im Anschluss erfolgt die Erprobung im Feldtest, woraus ein allgemeingültiges Protokoll zur Probennahme sowie eine neue Methode zur Bestimmung der Lebens- und Entwicklungsfähigkeit der Dauersori entwickelt werden sollen. Zur Inaktivierung der Dauersori in festen und flüssigen Reststoffen setzen die Projektpartner chemische, physikalische sowie kombinierte Methodiken ein. Die Reststoffe sollen anschießend wieder aufs Feld zurückgeführt werden.
Die Kolleg:innen der Arbeitsgruppe beherrschen ein breites Methodenspektrum in der VOC-Diagnostik und sind damit essenzieller Bestandteil des Vorhabens. Wir haben bereits erfolgreich in früheren Projekten zum Nachweis des Asiatischen Laubholzbockkäfers zusammengearbeitet und haben gegenwärtig mehrere Projektanträge zum Nachweis verschiedener Schadorganismen beantragt.
Ein Blick in die Zukunft
Das Projekt wird vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) und der Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung gefördert und ist auf drei Jahre ausgelegt. Es soll einen wichtigen Beitrag zum nachhaltigen Ackerbau leisten und treibt die Ackerbaustrategie 2035 des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) hinsichtlich Pflanzen- und Bodenschutzes voran.
Ihre Projektansprechpartner:innen
Prof. Dr. Peter Kaul
Projektleitung SYNergie
Institut für Detektionstechnologien, IDT
Institut für Sicherheitsforschung, ISF
Fachbereich Angewandte Naturwissenschaften
Daniel Klein
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Kooperationspartner und Förderer
Wir danken allen Kooperationspartnern und Förderern, die eine innovative Zusammenarbeit im Rahmen dieses Projekts ermöglicht haben.
Zur Projektbeschreibung mit den Partnern und Geldgebern
Gemeinsam mit unseren Partnern aus Industrie, Wirtschaft und Forschung möchten wir den Wissenstransfer vorantreiben. Wenn auch Ihre Firma Interesse an unserer Forschung im Projekt SYNergie oder anderen Forschungsfeldern hat, kontaktieren Sie uns gerne.
Ihre Ansprechpartner:innen
-
Frau
Sabine Baumgartner
Forschungsbereich Soziales und Gesundheit / Deutschlandstipendium
sabine.baumgartner@h-brs.de
+49 2241 865 - 791Innovations- und Netzwerkmanagement
-
Frau
Birgit Jendrock
Unternehmenstag
birgit.jendrock@h-brs.de
+49 2241 865 - 9707Innovations- und Netzwerkmanagement
-
Frau
Sarah-Lorraine Kriebisch
Forschungsbereich Kommunikation und Medien / H-BRS-InnoCom / Innovation Mall
sarah-lorraine.kriebisch@h-brs.de
+49 2241 865 - 9820Innovations- und Netzwerkmanagement
-
Frau
Alexandra Lopes da Silva
Forschungsbereich Sicherheitsforschung / Jobportal / Unternehmen am Campus
alexandra.lopes@h-brs.de
+49 2241 865 - 677Innovations- und Netzwerkmanagement
-
Frau
Stephanie Lorek
stephanie.lorek@h-brs.de
+49 2241 865 9832Nachhaltigkeitsmanagerin der Hochschule
-
Frau
Karolin Nassrollahi
Netzwerk- und Veranstaltungsmanagement
karolin.nassrollahi@h-brs.de
+49 2241 865 - 9534Innovations- und Netzwerkmanagement
-
Herr
Fabian Tenk
Forschungsbereich Energiesysteme und Mobilität / Forschungsbereich Ressourcenoptimierte Produkte und Prozesse
fabian.tenk@h-brs.de
+49 2241 865 - 9727Innovations- und Netzwerkmanagement
-
Frau
Fidegon Witte
Innovations- und Netzwerkmanagement
fidegnon.witte@h-brs.de
+49 2241 865 - 782Innovations- und Netzwerkmanagement
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