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Weinbauinstitut leistet Widerstand gegen den Mehltau

Der Echte und der Falsche Mehltau zerstören ganze Weinernten. Als Alternative zu äußeren Bekämpfungsmaßnahmen durch Fungizide versuchten Züchter schon vor mehr als hundertfünfzig Jahren, natürliche Widerstandskräfte ihrer Pflanzen durch Kreuzungen mit pilzwiderstandsfähigen Rebtypen zu stärken. Die meisten gaben bald auf – nur einige wenige, unter anderem vor allem auch die Biologen vom Staatlichen Weinbauinstitut in Freiburg, glaubten an einen Erfolg. Heute ist das Referat für Resistenz- und Klonzüchtung unter der Leitung von Dr. Volker Jörger europaweit führend, was pilzwiderstandsfähige Rebsorten anbelangt. Und es ist offen für Kooperationen mit Molekularbiologen oder der Industrie.

Die Anfänge der Globalisierung waren für Weinkenner ein Desaster. Seit zig Millionen von Jahren parasitierten der Echte Mehltau (Uncinula necator) und der Falsche Mehltau (Plasmopara viticola) an amerikanischen Rebarten und zwangen diese, Widerstandskräfte zu entwickeln. Europäische Auswanderer, die dem Weinbau zugeneigt waren, knüpften Anfang des 19. Jahrhunderts Handelsbeziehungen mit ihren Mutterländern und führten amerikanische Weinpflanzen nach Europa aus – mit den Pilzen als blinden Passagieren. Die über einige Jahrtausende vom Menschen ausgelesenen europäischen Edelrebsorten waren unvorbereitet, sie hatten niemals Kontakt mit den Eindringlingen gehabt. Tausende von Hektar Anbaufläche waren bald von toten Rebstöcken bedeckt. „Der Falsche Mehltau braucht maximal drei Jahre, der Echte Mehltau maximal fünf Jahre, um eine pilzanfällige Weinpflanze komplett abzutöten“, sagt Dr. Volker Jörger, Leiter des Referats für Resistenz- und Klonzüchtung am Staatlichen Weinbauinstitut in Freiburg (WBI). „Irgendwelche Maßnahmen musste man in jedem Fall ergreifen, sonst gäbe es heute wahrscheinlich gar keine europäischen Edelweinreben mehr.“

Vererbte Gegenwehr

Der Echte Mehltau infiziert den Rebstock eher bei „Trockenheit“. Damit er die grünen Teile einer Weinpflanze penetrieren kann, benötigt er eine Periode mit relativ hohen Temperaturen und einer niedrigen Luftfeuchtigkeit. Die Pilzsporen heften sich von außen an das Gewebe und bohren sich mithilfe von Penetrationsorganen durch die Zellwände. Der Echte Mehltau kann an jeder beliebigen Stelle der grünen Pflanzenteile eindringen. Im Inneren des Gewebes bildet er starke Verzweigungen. Bei Traubenbefall platzen die Früchte auf. Bei Blattinfektionen vergilben die Blätter und fallen ab. Die Pflanze verhungert. Eines der äußeren Merkmale des Befalls ist ein grauer Sporenrasen auf beiden Seiten der Blätter. Anders beim Falschen Mehltau. Als Krankheitserreger der „Nässe“ benötigen seine Sporen eine Periode der Luftfeuchtigkeit von über 95 Prozent oder tropfbares Wasser auf den Blättern und Trauben. Die genauen Bedingungen von Infektion, Inkubation und Wiederausbruch hat der ehemalige Direktor des WBI, Prof. Dr. Karl Müller, in jahrelanger Forschung erarbeitet und bereits 1930 in dem Müller´schen Inkubationskalender beschrieben. Die „kaulquappenähnlichen“ Sporen können sich nicht durch Zellwände bohren. Sie können daher nur über die sogenannten Spaltöffnungen der Blätter eindringen, die der Pflanze zum Gasaustausch dienen und auf der Unterseite der Blätter sitzen. Im Blattinneren angekommen verzweigt sich aber auch dieser Pilz und die Blätter sterben ab.

Die rostroten Punkte auf diesen Weinblättern werden als Nekrosen bezeichnet. Hier hat die Pflanze es geschafft, die Pilzfortsätze durch Verholzung einzumauern und die betroffenen Regionen abzutöten © Referat für Resistenz- und Klonzüchtung - WBI Freiburg

„Die ersten Winzer begannen um 1830 bis 1850, verschiedene Chemikalien wie Arsen oder Nikotin als Fungizide einzusetzen“, sagt Jörger. „Aber es gab auch Weinbaufachleute und Winzer, die auf die Idee kamen, Abwehrmaßnahmen von innen einzuleiten.“ Die Zellen in den Geweben der pilzwiderstandsfähigen amerikanischen Rebtypen beherrschen es, ihre Wände durch Einlagerung von Cellulose, Hemicellulose oder Lignin relativ rasch zu verhärten. Auf diese Weise mauern sie die eindringenden Pilzfortsätze ein und verhindern eine weitere Ausbreitung. Die pilzanfälligen Rebtypen europäischer Herkunft versuchen die gleiche Abwehrstrategie, verlieren jedoch das Rennen gegen die angreifenden Parasiten. Die Überlegung war schon früh, den Genpool der wiederstandsfähigen amerikanischen Rebtypen mit demjenigen der europäischen durch Kreuzungsarbeiten zu mischen. Allerdings gab es ein Problem: Die Rebtypen aus den USA hatten keine Zehntausend Jahre Kulturgeschichte hinter sich, in denen, wie bei ihren edlen europäischen Verwandten, der Geschmack durch die Auslese des Menschen optimiert werden konnte. Kreuzten die Winzer, so kamen zwar durchaus wiederstandsfähige Nachkommen heraus, sie schmeckten aber eher bescheiden.

Mühsame Arbeit zeigt Erfolg

In einem Gewächshaus werden die gekreuzten Pflanzen absichtlich mit Pilzsporen besprüht. Ihre Resistenz soll so getestet werden. © Referat für Resistenz- und Klonzüchtung - WBI Freiburg

Trotz Protesten seitens vieler Winzer und repressiver Reichsgesetze führte der damalige Leiter der Rebenzüchtung des Freiburger WBIs, Dr. Johannes Zimmermann, in seiner Freizeit die Züchtungsforschung mit den französischen Hybriden fort. Er kreuzte sie mit wohlschmeckenden europäischen Sorten. Unter den Nachkommen einer Kreuzung befinden sich jedoch normalerweise nur ein bis drei Prozent widerstandsfähige Individuen. Die Nachkommen müssen deshalb intensiv getestet werden. In Gewächshäusern setzen Züchter ihre Kreuzungensnachkommen dem Pilzbefall unter optimalen Infektionsbedingungen aus. Und noch ein weiteres Problem stellt sich. Die Informationen für die meisten der Merkmale wie Ertrag, Zuckerleistung, Traubenfarbe, Geschmack oder Trockenresistenz sind an mehreren Orten auf den Chromosomen verteilt. Eine Kreuzung kann also durchaus gegen Pilzbefall gewappnet sein, andere wichtige Merkmale sind ihr aber in der Regel verloren gegangen. Eine gewissenhafte, nachhaltige Züchtung muss die Ergebnisse aus dem Resistenztest deshalb im Feld auspflanzen und über mehrere Vegetationsperioden hinweg prüfen. Etwa 20 Jahre dauert es, bis die Ergebnisse über die Qualität einer neuen Kreuzung als ausreichend gesichert gelten können.

Ein Weinblatt wehrt sich: Im Fluoreszenzmikroskop ist zu sehen, dass die Pilzfortsätze (hellblau) sich zwischen den Zellen (rote Punkte) und den Blattadern (graublau) nicht weit ausgebreitet haben. Die Pflanze hat sie „eingemauert“. © Referat für Resistenz- und Klonzüchtung - WBI Freiburg

Schon 1960 wurde in den Arbeiten von Zimmermann die pilzwiderstandsfähige Qualitätsweinsorte Merzling gekreuzt, 1968 dann der Johanniter. Inzwischen verfügt das WBI über insgesamt 14 pilzwiderstandsfähige Keltertraubensorten und fünf pilzwiderstandsfähige Tafeltraubensorten in der praktischen Anwendung bei Weinbaubetrieben. Die Weine können sich geschmacklich durchaus messen lassen. Diese Rebsorten müssen nur noch unter extrem günstigen Infektionsbedingungen gegen den Befall durch Pilze gespritzt werden, und das spart nicht nur Geld und Zeit, sondern schont die komplizierten ökologischen Gefüge innerhalb und rund um einen Weinberg. „Der Vorteil bei der Rebe ist, dass wir es hier mit einer echten, genetisch verankerten Pilzwiderstandsfähigkeit zu tun haben, die sich über Millionen von Jahren entwickelt hat“, sagt Jörger. „Es ist nicht wie etwa bei manchen Apfelsorten, die durch Züchtung ein bisschen widerstandsfähiger erscheinen, diese Fähigkeit aber nach drei bis vier Vegetationsperioden wieder verloren haben.“

Molekularbiologie in den Anfängen

Das Freiburger Züchterteam um Jörger führt die Arbeit von Zimmermann und dessen Nachfolger Dr. Norbert Becker noch heute fort. Aber kann man den Vorgang der Züchtung nicht auch beschleunigen? In anderen Arbeitsgruppen der Züchtungsforschung ist man bei der Rebe wie auch bei anderen Kulturpflanzen auf der Suche nach der genetischen Information für die Pilzwiderstandsfähigkeit und ihrer Verortung im Gesamtgenom. Molekularbiologen versprechen sich hiervon gezieltere Züchtungsschritte und einen rascheren Fortschritt der Resistenzzüchtung insgesamt. Allerdings sind diese Untersuchungen sehr schwierig und im Moment noch in ihren Anfängen. Bei der Rebe lassen Schätzungen vermuten, dass mindestens 40 Schalter im Genom eingeschaltet sein müssen, damit die Abwehrkraft gegen den spezifischen Pilzbefall ausreicht. Welche Funktionen der entsprechenden Pflanze bei künstlichen Eingriffen gleichzeitig verändert werden, ist schwierig vorherzusagen. Jörger hofft auf zukünftige Kooperationen mit der Industrie oder mit molekularbiologischen Arbeitsgruppen. Auf die klassische Züchtungsforschung kann die Weinwirtschaft allerdings auch dann nicht verzichten.

Seiten-Adresse: https://www.gesundheitsindustrie-bw.de/fachbeitrag/aktuell/weinbauinstitut-leistet-widerstand-gegen-den-mehltau