Beitrag der Biotechnologie zur Rebzüchtung in Portugal
Figueiredo, A.; Cardoso, H.; Pais, M. S. (Unidade de Biologia Molecular e Biotecnologia de Plantas, ICAT, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências de Lisboa, 1749‑016 Lisboa, Portugal.)
Der Weinbau ist ein bedeutender Berufszweig auf globalen Niveau und mit grosser wirtschaftlicher Bedeutung in Portugal. Im Jahre 2005 erreichte die Wertschöpfung einen Betrag von 800 M€.
Diese Kultur wird von verschiedenen Krankheitserregern heimgesucht, insbesondere von der Pilzerkrankung Botrytis cinerea Pers.:FR, diese ruft den Befall von Graufaüle an Blättern, Trieben, Blüte und Frucht hervor. Sie hat weltweit starken Einfluss auf den Ertrag (Coley‑Smith et al., 1980). Als wichtige Einflussfaktoren für die Sensibilität gegenüber dieser Erkrankung gelten Bodennässe, die Luftfeuchtigkeit, und Zustand des Wurzelsystems. Diese Erkrankung ist besonders folgenschwer in Verbindung mit einem zuvor erfogten Befall von Plasmopara vitícola oder durch Uncinula necator . In Portugal erfolgte der erste Befall mit Botrytis cinerea 1790 (Amaro, 1980).
Der oomycete Pilz Plasmopara vitícola (Berk. et Curt.) Berl. et de Toni, verursacht Mehltau bei den Vitacaeen, er stammt aus Nordamerika und wurde in Europa, 1878 eingeführt (Amaro), 1980, zusammen mit dem Holz amerikanischer Reben. (Galet, 1977). In Westeuropa fand dieser Pilz (Peranospera) vorteilhafte Wetterbedingungen für seine Ausbreitung und genügend Wirtspflanzen, insbesondere bei der Europäerrebe die in der Vergangenheit nie mit diesem Pilz in Berührung gekommen war und sich deshalb besonders empfindlich zeigt. Aus diesem Grund wird diese Erkrankung von vielen Autoren als die schlimmmste Reberkrankung angesehen. (Kortekamp et al. 1998; Dai et al., 1995; Wong et al., 2001).
Ebenfalls aus Amerika kam 1845 (Costa e Tomaz, 1962) der Pilz Uncinula necator (Schw.) Burr., Verursacher des Oidiums bei Vitaceae. Im kontinentalen Portugal erschienen 1851 die ersten Befallsherde im Umfeld von Lissabon. Vor dort aus erreichte er die Produktionszentren für Wein, insbesondere jene in der Nähe der Flüsse Tejo, Douro und Mondego. Die Verbreitung dieser Erkrankung in den Weinbaugebieten von Santarém und Tomar liess in den Jahren 1854 bis 1856 (Amaro, 1980) den Ertrag auf ein Drittel zurückgehen.
Einen anderen schweren Schaden bedingt das Insekt Viteus vitifolii, die Philoxera. Es erschien in Europa zwischen 1863 und 1868 und erreichte auch Portugal (ca. 1865). Vom Norden ausgehend überzog es fast das ganze Land. Die Lösung dieses Problem war die Verwendung amerikanischer Unterlagsreben, die resistent auf diesen Schädling waren.
Die Kultur der Rebe ist empfänglich für Virusbefall, einige dieser Viren rufen schwerste Erkrankungen hervor. So die Nepoviren GFLV (virús do urticado da videira) und ArMV (Arabis mosaic virus), beide erzeugen die Reisigkrankheit. Diese Erkrankung wird durch Vektoren übertragen, am meisten über Xiphinema diversicaudatum der sich in den meisten Böden befindet. Er kann durch Desinfektion mit Nematiziden des Bodens vernichtet werden, welche inzwischen von den meisten Ländern untersagt wurde, wie z. B. in der Schweiz, Italien wegen der hohen Giftigkeit der verwendeten Substanzen (dicloropropeno).
Als Alternative bietet sich die Züchtung transgener virusresistenter Pflanzen an.
Die Wechselbeziehung zwischen Pflanze und Schädling vollzieht sich normalerweise im Laufe der Jahrhunderte, während dieser Zeit stellen sich beide aufeinander ein. Dies führt zu Symptomen des Patogens im Gewebe der Pflanze, diese reflektieren nicht nur die Verbreitung des Schädlings, in Folge seiner Ausbeutung der Nährsubstanz der Wirtspflanze, sondern hängt auch von der generellen Agressivität des Patogens und den Myriaden von aktiven Abwehrmechanismen der Pflanze ab.
Die ersten Gegenmassnahmen zur Problemlösung der Winzer war die Verwendung von Phytopharmakas. Dies bedingt jedoch verschiedene Nachteile, insbesondere die Kosten die mit der Ausbringung verbunden sind, dazu kommt die Bodenbelastung und der gesundheitlichen Folgen bei der Verwendung von Pestiziden. Paralell zur Sofortbehandlung mit Pflanzenschutzmitteln versuchen Forscher aus verschiedenen Ländern, die Rebsorten wurde auf züchterischem Wege zu verbessern und resistent zu machen.
Seit mehr als 100 Jahren existiert die züchterische Verbesserung der Reben, und zwar durch kontrollierte Kreuzung der Edelsorte mit resistenten Arten die meist aus Amerika oder Asien stammen. Hierzu ist die Resistenzkontrolle der Abkommenschaft dieser Kreuzung nötig. In Portugal, wurde mit den Sorten Aragonez, Touriga Nacional und Vinhão 2001 und 2002 experimentiert, zirka 21 Pflanzen mit Pilzresistenz blieben übrig (Peixe et al., 2004). Zwei neue resistente Sorten wurden von dem Züchter PLANSEL offiziell nach UPOV in Portugal geschützt.
Die Kreuzungszüchtung hat zweifelsfrei Vorzüge, insbesondere was die Ertragskraft der Kultur, aber auch die sichere Übertragung der Resistenzeigenschaft betrifft. Sie setzt allerdings einen überaus langwierigen Prozess voraus und könnte dazu beitragen, die vorhandene genetische Vielfalt unserer Sorten zu mindern durch den Verlust wichtiger Rebsorten mit besonderer önologischen Qualität.
Auf Grund der Tatsache, dass verschiedene Resistenzgene der Pflanzen voll sequenziert sind und viele neu Studien gerade beginnen über Teile des Genoms, des Proteins und den Stoffwechsel Erkenntnisse zu liefern, hat man heute schon die Möglichkeit mittels molekularbiologischer Techniken züchterische Veränderung in der Praxis versuchen. Die Biotechnologie wurde in den letzten 20 Jahren in bedeutsamer Form in verschiedensten Versuchen eingesetzt um Eigenschaften von Reben zu verbessern. (Meredith, 2001). Die Wissenschaft der genetischen Veränderung, wird damit zur vielversprechenden Hoffnung der Rebzucht, zur Lösung der biotischen Resistenzprobleme bei gleichzeitigem Erhalt der qualitativen Eigenschaften der wichtigsten Rebsorten (Colova‑Tsolova et al., 2001; Kikkert et al., 2001).
Verschiedene Studien wurden hierzu in Portugal durchgeführt, insbesondere zur Übertragung von Resistenzgenen von Virus‑ und Pilzerkrankungen. Die Eliminierung von Viren und die Zertifizierung virusfreier Rebsorten ist ein Bereich, den die Biotechnologie anstrebt. Die Entfernung von Virosen mit konsequenter Erhöhung des Ertrages von Rebsorten des Vinho verde wurde mit hoher Erfolgsquote durch in vitro mit Meristemkulturen durchgeführt. Die regenerierten Pflanzen wurden auf ihren ehemaligen Befall mit den Virosen GFLV und ArMV, getestet und waren 100% saniert (Casal & Pais,1990). Virusfreies Rebmaterial wurden gemäss der EU Richtlinien in Portugal zertifiziert. Im Augenblick sind 120 Klone anerkannt und weitere 27 befinden sich im Antragsverfahren (Böhm, 2005).
Die resistenten Rebsorten haben ihre Fähigkeit, Patogene abzuwehren, durch die Verwendung einer strategischen Sorte mit hypersensibler Reaktion, gewonnen. Dies zeigt, dass das Erkenntnis über den Mechanismus zur Pilzabwehr recht schwierig zu gewinnen sind. Fachkundige Wissenschaftler versuchen unter Verwendung molekulargenetischer Techniken diese Mechanismen zu erkunden. Zur Zeit werden aus der Rebsorte Regent ‚putative’ Resistenzgene auf Pilzerkrankungen isoliert, insbesondere betrifft dies Uncinula necator (Cardoso et al, 2003). Diese Gene wurden mittels ‚Ausdrucksvektoren’ kloniert und in sensible Pflanzen übertragen. Auf der Grundlage von Transformations – Beschreibungsprotokollen bei Edelsorten wie ‘Trincadeira’ (Cardoso et al., 2003; Cardoso et al, 2004a; Cardoso et al, 2004b.), war es möglich unter Verwendung von Expressions‑Vektoren veränderte Pflanzen zu mit homologen Gene erhalten (Bild I). Diese Pflanzen werden im Augenblick auf ihre Resistenzfähigkeit gegen Pilzerkrankungen getestet. Von den verschiedenen Annäherungsstrategien die zum Studium der Resistenzmechanismen angewandt wurden, führte insbesondere der Einsatz der Mikroarray Technik zum Erfolg. Diese Technik erlaubt simultan das Ausdrucks‑Profil tausender Gene , oder sogar kompletter Genome zu analysieren (Shena, 2002). Als Annäherungmethode um die grundlegende Aktivität der Resistenzmechanismen bei Pilzinfektion zu studieren wurde dCNA Microarray eingesetzt. Bei diesem Schritt wurden die unterschiedlichen homologen Gene, bei denen ein Zusammenhang zur Plasmopara viticola (Figueiredo et al., 2005) vermutet werden kann, bestimmt. Augenblicklich laufen weitere Versuche, um die bestehenden Resultate im Kontext mit Resistenzmechanismen zu bestätigen und zu interpretieren.