Citrus Greening bekämpfen: Forschungszusammenarbeit weckt neue Hoffnung

Citrus Greening ist eine verheerende und unheilbare Pflanzenkrankheit, die weltweit ganze Plantagen mit Zitrusfrüchten vernichtet. Dabei steht viel mehr als nur frisch gepresster Orangensaft auf dem Spiel: Werden keine innovativeren und kostengünstigeren Lösungen zur Kontrolle der Krankheit gefunden, könnte sie zum Verlust aller frischen Zitrusfrüchte innerhalb der nächsten zehn bis 15 Jahre führen. 

 

Viele Menschen essen, trinken oder riechen täglich etwas, das Zitrus enthält – das morgendliche Glas Orangensaft, die geriebene Schale von Zitrusfrüchten in Fischgerichten oder ein Schuss Zitronensaft in der Guacamole. Zitrusfrüchte finden sich nicht nur auf Ihrem Teller oder in Ihrem Glas, sondern auch in Ihrem Zuhause, oftmals in Form von Zitronensäure, einem Aromastoff und Konservierungsmittel mit vielen Verwendungsmöglichkeiten. Sie wird zur Verhinderung von Botulismus (einer schweren Nahrungsmittelvergiftung) zu Lebensmitteln in Dosen und Gläsern oder zur Reduzierung einer geringen Säure und Verbesserung des Geschmacks zu Wein hinzugefügt. Auch Kerzen, Seifen, Körperpflegemittel und Vitaminzusätze enthalten Zitronensäure. Die Nachfrage nach Zitrusfrüchten ist hoch: 2018 wurden weltweit 152 Millionen Tonnen Zitrusfrüchte produziert. Und ohne eine Lösung könnte die Produktion frischer Zitrusfrüchte vollständig zum Erliegen kommen. 

 

 

Um dem Ursprung der Gefahr auf den Grund zu gehen, müssen wir über 100 Jahre in die Vergangenheit reisen. Im Jahr 1919 wurde in China eine tödliche bakterielle Pflanzenkrankheit entdeckt– Citrus Greening, auch Huanglongbing (HLB) genannt. Die Krankheit beeinträchtigt die Fähigkeit der Bäume, Nährstoffe aufzunehmen, wodurch die Früchte deformiert und bitter werden und grün bleiben. Sie wird von der invasiven asiatischen Zitrus-Psyllide (ACP, Zitrusblattfloh) übertragen. Der Schädling ist kleiner als ein Sesamkorn und ernährt sich von den Blättern und Stängeln der Zitrusfrüchte, was die Bäume mit dem Bakterium (Candidatus Liberibacter asiaticus oder CLas) infiziert, welches wiederum das Citrus Greening verursacht. In den letzten 15 Jahren wurde das Bakterium in sieben der zehn wichtigsten orangenproduzierenden Länder weltweit nachgewiesen und hat Plantagen in Asien, Brasilien, der Dominikanischen Republik und den USA dezimiert. Es wird angenommen, dass das Bakterium durch importierte Zitrusfrüchte verbreitet wurde. Eine Studie von Forschern der University of Florida und Virginia Tech kam zu dem Schluss, dass der Klimawandel und die weltweit steigenden Temperaturen die Verbreitung der Psyllide – die sich bei Temperaturen zwischen 16 und 32 Grad Celsius am wohlsten fühlen – begünstigen.

 

 

Citrus Greening breitet sich alarmierend schnell aus

 

Eine einzige asiatische Zitrus-Psyllide kann eine ganze Orangenplantage infizieren. Der invasive Schädling pflanzt sich rasch fort und bringt in einem Jahr bis zu 30 Generationen hervor, was zu enormen Schäden führt. Es ist also keine Überraschung, dass Citrus Greening in den letzten Jahren zu einer weltweiten Gefahr geworden ist und einen Verlust von über einer Million Zitrusbäumen verursacht hat. Die chinesische Provinz Jiangxi hat Stand 2019 25 Prozent seiner Plantagen verloren, in Brasilien (wo die Krankheit 2004 erstmals gesichtet wurde) sind es 52,6 Millionen Süßorangenbäume, was einem Rückgang von 31 % entspricht. In Florida (wo die Krankheit 2005 erstmals entdeckt wurde) ist die Orangenproduktion um über 75 Prozent und die Grapefruit-Produktion um 85 Prozent gefallen. In einigen Gegenden Floridas sind Zitrusbäume nahezu vollständig aus Privatgärten verschwunden. 2019 wurde die Krankheit in Kalifornien in über 1.500 Bäumen entdeckt – und diese Zahl steigt jede Woche um 60 Bäume

 

Die wirtschaftlichen Folgen sind verheerend: Seit 2016 sind allein in Florida über 4,6 Milliarden US-Dollar und über 30.000 Arbeitsplätze wegen Citrus Greening verloren gegangen. Die Tatsache, dass die Kosten des Zitrusanbaus aufgrund höherer Betriebskosten deutlich gestiegen sind, kommt erschwerend hinzu. Heute kostet die Bepflanzung eines Hektars in Florida zwischen etwa 2.200 und 2.400 US-Dollar, während es vor nur 15 Jahren noch ca. 800 bis 1.000 US-Dollar waren.  Durch die Pandemie stieg zwar der Bedarf an Zitrusfrüchten, gleichzeitig sind jedoch die Kosten für Ernte, Verarbeitung, Verpackung und Transport der Früchte aufgrund der strengeren Hygieneanforderungen und Social-Distancing-Maßnahmen gestiegen. Der Verlust der Zitrusbäume würde unsere Ernährungsgewohnheiten ändern und sich verheerend auf die Lebensgrundlage von Erzeugern auswirken. Mehr denn je benötigen Erzeuger neue Möglichkeiten, um das Citrus Greening effektiv einzudämmen und wieder profitabel arbeiten zu können.


Die Krankheit unter Kontrolle zu bekommen, gestaltet sich aus mehreren Gründen schwierig. Das ursächliche Bakterium kann sich nur im Kreislaufsystem der Bäume oder im Darm der Insekten fortpflanzen, was Screening und Forschung erschwert.  Auch das Erkennen der Krankheit in Zitrusbäumen ist schwierig, da es manchmal Jahre dauert, bis infizierte Bäume sichtbare Symptome aufweisen. Es gibt kein Heilmittel – sobald ein Zitrusbaum infiziert ist, stirbt der Baum innerhalb von drei bis fünf Jahren.

 

 

Eindämmung einer unheilbaren Krankheit

 

Erzeuger versuchen derzeit, die Krankheit mit verschiedenen Taktiken zu kontrollieren, infizierte Bäume werden beispielsweise entfernt und neue Bäume gepflanzt. Forscher haben außerdem innovative kurzfristige Lösungen entwickelt. Um dem Verlust von Nährstoffen infolge des Citrus Greening entgegenzuwirken, werden Nährbehandlungen eingesetzt. Suchhunde können helfen, da sie die Krankheit innerhalb weniger Woche nach der Infektion wittern können – mit einer Genauigkeit von über 92 Prozent, wie Tests bestätigen. Ein Professor der University of California, Davis hat Unterschiede im chemischen Fingerabdruck von Blättern entdeckt und eine Technologie entwickelt und kommerzialisiert, die ähnlich wie die Nase eines Hundes Gerüche sammelt, die dann in einem Labor auf spezifische, mit Citrus Greening assoziierte Biomarker analysiert werden können. 


Diese kurzfristigen, auf eine Früherkennung fokussierten Taktiken sind teuer und bringen lediglich Zeit, um die Verbreitung zu verlangsamen, bis eine langfristige Lösung entdeckt wird. Diese liegt im besseren Verständnis des ursächlichen Bakteriums, des übertragenden Insekts sowie der Zitruspflanzen selbst. Zu den vielversprechenden Ansätzen gehört die mikrobielle Forschung, die antibakterielle Behandlungen und die Stärkung des Immunsystems der Zitrusbäume ermöglicht sowie eine gezielte Insektenkontrolle und Züchtung resistenter Zitruspflanzen. 

 

 

Forschungszusammenarbeit weckt neue Hoffnung

 

Die Krankheit stellt die Wissenschaft vor Herausforderungen, die Zusammenarbeit erfordert. Im August 2017 begann Bayer eine Forschungspartnerschaft unter der Leitung der Citrus Research and Development Foundation (CRDF), einer gemeinnützigen Organisation in Florida, die Zitruszüchter unterstützt. Im Oktober erhielt die Forschungskooperation, an der Wissenschaftler aus Wissenschaft und Privatsektor teilnehmen, vom Nationalen Institut für Ernährung und Landwirtschaft (USDA-NIFA) des US-Landwirtschaftsministeriums (USDD-NIFA) einen Zuschuss in Höhe von 10 Millionen US-Dollar zur Finanzierung von zwei Jahren Forschung (mit der Aussicht auf eine Erneuerung um zusätzliche 5 Millionen USD).


„Zitruserzeuger benötigen innovative Lösungen und wir sind stolz darauf, Seite an Seite mit Universitätsforschern an der Bekämpfung dieser verheerenden Krankheit zusammenzuarbeiten“, sagt Denise Manker, Wissenschaftlerin bei Bayer und Teil des Forschungsteams. Dank der Kooperation konnte bereits ein Hochdurchsatz-Screeningsystem entwickelt werden, das ein schnelleres, gezielteres und kostenwirksameres Screening von antimikrobiellen Stämmen ermöglicht, die das ursächliche Bakterium unterdrücken oder abtöten. Das Hochdurchsatz-System steht Wissenschaftlern (von Bayer oder externen Wissenschaftlern) weltweit zur Verfügung und ermöglicht den Test von knapp 500 Stämmen pro Quartal. 


Die Forschung selbst konzentriert sich auf zwei Ansätze: Beim ersten Ansatz wird auf natürlich vorkommende Mikroben gescreent, die das Citrus Greening durch Abtöten des ursächlichen Bakteriums unter Kontrolle bringen könnten. Der zweite Ansatz sucht synthetische Verbindungen, die das Abwehrsystem der Pflanze stärken könnten – eine Art Impfstoff für Pflanzen, sodass der Baum seine eigenen Abwehrkräfte zur Bekämpfung des ursächlichen Bakteriums einsetzt. Die Mikroben und Verbindungen mit den besten Ergebnissen werden derzeit in Feldversuchen in Florida getestet. Rick Dantzler, Chief Operating Officer der CRDF, erklärt, das Ziel sei, „HCB unschädlich zu machen oder komplett auszulöschen. Die Zusammenarbeit mit Bayer könnte den Ausschlag geben, indem gewerbliche Produkte entwickelt werden, mit deren Hilfe die Erzeuger ausreichend weiterhin qualitativ hochwertige Früchte produzieren können, um auf dem Markt wettbewerbsfähig zu bleiben.“


Eine Welt ohne frische Zitrusfrüchte ist kaum vorstellbar. Kann die Wissenschaft unsere Zitrusfrüchte retten? Die Zusammenarbeit von führenden Forschern aus der Wissenschaft und dem Privatsektor ist vielversprechend für die Entwicklung innovativer Lösungen, die die Krankheit verlangsamen oder komplett auslöschen könnten – ein Hoffnungsschimmer für Zitruserzeuger und alle, für die Zitrusfrüchte fester Bestandteil unserer Ernährung sind.