Sergey Banadysev, Doktor der Agrarwissenschaften, Leiter des Zuchtprogramms von Doka-Gene Technologies LLC
Die Schädlichkeit von Viruserkrankungen bei Kartoffeln nimmt stetig zu. In den letzten Jahren äußerte sich der Schaden nicht nur in einem Ertragsrückgang, sondern auch in einer Verschlechterung der kommerziellen Qualität von Knollen. Nekrotische Stämme von YBK-, VLK-, Mop-Top- und Rasselviren machen Kartoffeln nicht zum Standard, während die Symptome neuer Stämme auf den Blättern immer weniger ausgeprägt werden. Das Y-Virus wird besonders problematisch (Foto 1-4). Es gibt keine Resistenzgene gegen seine nekrotischen Stämme, es ist unmöglich, mit klassischen Selektionsmethoden Sorten mit hoher Resistenz zu erzeugen. Die Berücksichtigung der Biologie und der Eigenschaften von Krankheitserregern von Viruserkrankungen ist nicht Gegenstand dieses Artikels (es gibt mehr als genug Informationen zu diesem Thema). Wir werden uns auf die Analyse der verfügbaren Möglichkeiten konzentrieren, qualitativ hochwertiges Saatgut für Viruserkrankungen zu erhalten.
Zunächst müssen Sie das Konzept der hohen Qualität klarstellen. Die Anforderungen der Standards sehen strenge Beschränkungen für die äußere Manifestation von Viruserkrankungen vor, und in einer Reihe von Ländern, einschließlich der Russischen Föderation, ist die interne, latente Infektion von Knollen zusätzlich begrenzt. Gleichzeitig gibt es viele Nuancen bei der Regulierung der Toleranzen für Viruserkrankungen, von denen einige von Bedeutung sind (Tabelle 1). Lassen Sie uns die Details herausfinden.
Auf den ersten Blick scheinen die niederländischen Standards für latente Infektionen sehr streng zu sein: nur eine Toleranz von 1,4% in der Elite. Das interne Analyseverfahren des NAK erklärt dies jedoch und macht es deutlich. Obligatorisch ist die Kontrolle latenter Infektionen der Superelitenkategorie und höher. Die Analyse wird mittels PCR und nur am Y-Virus durchgeführt. 50 Knollen werden in einer PCR-Probe kombiniert. Eine Charge gilt als Standard, wenn nicht mehr als eine von vier Proben oder nicht mehr als zwei von acht Proben oder drei von zwölf Proben eine positive Reaktion zeigen, abhängig von der Gesamtzahl der Knollen in der zu analysierenden Probe. Eine Toleranz von 12% ergibt sich aus der Annahme, dass in einer Probe von 0,6 Knollen nur eine infiziert ist. Dies ist jedoch im Idealfall der Fall, theoretisch können alle 50 Knollen in einer kombinierten Probe von 50 Knollen infiziert werden. Und dann sollte die Zahl der tatsächlich versteckten Infektion der Partei 50% betragen, nicht 25%.
Die Realisten bei der Beurteilung latenter Infektionen sind die Schotten und die Amerikaner. In Schottland befindet sich eines der fünf hochzulässigen EU-Schutzgebiete für hochgradige (HG) Kartoffelsamen. Das heißt, dies ist eine Produktionszone aus Material höchster Qualität. Die dortigen Zertifizierungsregeln erfordern jedoch keine obligatorische Überprüfung der latenten Infektion. Ja, es wird empfohlen, dies zu tun, aber der Grad der latenten Infektion hat keinen Einfluss auf die Zertifizierungsergebnisse. In den Vereinigten Staaten werden Knolleninfektionen mit der klassischen Bodenkontrollmethode bewertet. Im Herbst werden Proben aus allen zertifizierungspflichtigen Chargen entnommen und nach Hawaii oder Florida verschickt. Es gibt keinen Winter, Knollen werden sofort in den Boden gepflanzt und durch die visuelle Manifestation von Viruserkrankungen während der Vegetationsperiode bewertet. Und zu Recht spiegelt sich nicht jede versteckte Infektion in den Blättern und Pflanzen wider, manchmal bleibt sie viele Jahre lang latent, ohne Schaden zu verursachen. Bis Februar werden Ergebnisse mit einer spezifischen tatsächlichen Manifestation der bestehenden Viruserkrankungen an den Nachkommenpflanzen erzielt. Käufer von Saatgut haben das gleiche Bild, aber später. Diese Informationen bestimmen das Endergebnis der jährlichen Zertifizierung, und die Hauptimplementierung des Frühlings wird unter Berücksichtigung dieser Informationen durchgeführt.
Die UNECE, Deutschland, Frankreich-Standards S-1 sehen auch die Bewertung von Viren bei direkten Nachkommen vor und verwenden diese. Nach der Ernte müssen Proben von 100 Knollen entnommen, in einem Gewächshaus gezüchtet und die Manifestation von Viruserkrankungen auf den Blättern bewertet werden. Im Wesentlichen ist dies auch eine Bodenkontrolle, nur in geschlossenem Boden, eine teurere Option. Labortests werden nur in kontroversen Fällen durchgeführt. Es gibt jedoch einen Widerspruch in derselben S-1-Norm, da die Möglichkeit, nicht nur die visuelle, sondern auch die Labormethode zu verwenden, im Abschnitt über das Bewertungsverfahren erwähnt wird. Fachleute wissen, dass durch ELISA oder PCR mehrmals mehr Viruspflanzen nachgewiesen werden als visuell.
Die von GOST 33996-2016 im Jahr 2018 in der Russischen Föderation eingeführten latenten Infektionsraten ermöglichen Labortests ohne visuelle Beurteilung der erwachsenen Nachkommen und sind in Bezug auf die Erklärung einzigartig. Nach dem neuen Standard ist nur eine Bewertung der latenten Kontamination des ursprünglichen Saatguts erforderlich: SSE und höher. Die Notiz eröffnet jedoch immense Möglichkeiten für spontane und improvisierte Zwecke: „Hinweis. Für viele Superelite-, Elite- und Reproduktions-Pflanzkartoffeln, die in Ländern in Umlauf gebracht werden, die den Standard übernommen haben, werden Labortests auf Anfrage des Herstellers oder Lieferanten von Pflanzkartoffeln durchgeführt. Die maximal zulässigen Normen zur Begrenzung der Virus- und / oder Bakterieninfektion gemäß den Ergebnissen von Labortests an Knollenproben können in Vereinbarungen (Verträgen) über die Lieferung von Pflanzkartoffeln nach Vereinbarung der Parteien festgelegt werden. Für die Parteien der ES-Kategorie darf der maximale Grad der UVK-Beschränkung gemäß den Ergebnissen von Labortests 10% nicht überschreiten. “ Diese drei Vorschläge haben den Standard von einem strengen und eindeutigen Dokument in rechtlichen Unsinn verwandelt, eine Quelle zur Klärung der Beziehungen zwischen Herstellern und Kunden, ein Beschwerdeinstrument. Wie kann man zulassen (im Wesentlichen den Standard ersetzen) und sich auf die Vereinbarung der Parteien in Qualitätsfragen verlassen, weil die Interessen des Verkäufers und des Käufers hier nicht zusammenfallen können? Wie können die gleichen Standards für verschiedene Kategorien festgelegt werden, weil eine Abnahme der Qualität unvermeidlich reproduziert. Eine weitere Bestimmung des Standards 33996-2016 - die Bewertung latenter Infektionen mit Viruserkrankungen - darf sowohl durch ELISA als auch durch PCR durchgeführt werden. Trotz der Tatsache, dass die Empfindlichkeit dieser Methoden um eine Größenordnung variiert. Die Norm ist jedoch genehmigt und in Kraft gesetzt. Die Einhaltung ihrer Normen und Anforderungen ist für alle Saatgutunternehmen obligatorisch.
Die Kartoffelsamenproduktion wird derzeit in allen Ländern durchgeführt, wobei die entwickelte Kartoffel auf einer sogenannten virusfreien Basis wächst. Die Kultur von Zellen und Geweben in Kombination mit Thermochemotherapie und mikroklonaler Vermehrung ermöglicht die Gewinnung des ursprünglichen Samenmaterials ohne Virusgehalt in Kartoffelzellen. Sie müssen jedoch zwei Punkte verstehen: Null bedeutet keine vollständige Abwesenheit, sondern die Möglichkeit, in einer Menge unterhalb der Empfindlichkeitsschwelle der verfügbaren molekulardiagnostischen Methoden vorhanden zu sein. Und Viren loszuwerden bedeutet nicht, Kartoffeln gegen Viren resistent zu machen. Ohne zuverlässigen Schutz vor einer erneuten Infektion mit Viruserkrankungen wird gesundes Kartoffelsamen zu einer Art von F-1-Hybriden, bei denen nur die erste Generation hervorragende Ergebnisse liefert und bei der anschließenden Reproduktion ein starker Leistungsabfall auftritt. Der Kauf von Pflanzkartoffeln für ein Jahr Anbau in Regionen mit einem stressigen Klima und einem hohen ansteckenden Hintergrund ist weit verbreitet, auch im Süden der Russischen Föderation. Bei einem solchen System zur Bereitstellung von Saatgut sollte das Saatgut jedoch in ausreichender Menge und zu einem angemessenen, erschwinglichen Preis vorliegen. Der springende Punkt in der Phase der Feldkartoffelsamenproduktion ist die Maximierung erschwinglicher Samenmengen bei gleichzeitig dichter Eindämmung des Wiederbefalls. Fast alle obligatorischen und speziellen organisatorischen, methodischen und technologischen Maßnahmen und Operationen zielen darauf ab. Eine Pflanze und Knollen, die mit einem Virus infiziert sind, können nicht geheilt werden, und der Kampf gegen Viruserkrankungen drückt sich in der Verhinderung einer Pflanzeninfektion durch Blattläuse und mechanisch aus. Betrachten wir einige der wichtigsten Aspekte des Managements von Viruserkrankungen, die auf höchster Ebene angegangen werden müssen.
1. Berücksichtigung und Reaktion auf die Dynamik und Artenzusammensetzung von Blattläusen. Die Übertragung von Viren durch Blattläuse von erkrankten auf gesunde Pflanzen sowie die anfängliche Infektion des Pflanzenmaterials und die mechanische Übertragung sind der Hauptgrund für die erneute Infektion von Pflanzkartoffeln. Die meisten Viren bleiben virulent und verbleiben mehrere Stunden im Mund von Blattläusen. Während dieser Zeit können Blattläuse mehrere zehn Kilometer vom Garten entfernt, deponieren, minderwertige Aussaat betreiben und in Saatgärtnereien landen. Es ist notwendig, diesen Prozess auf Saatgutfeldern praktisch kontinuierlich zu beobachten - vom Pflanzen bis zum vollständigen Trocknen der Spitzen. Es ist anzumerken, dass in allen Ländern des entwickelten Kartoffelanbaus die Blattlausüberwachung unter erheblicher Beteiligung der Haushaltsmittel und unter Einbeziehung führender Forschungsinstitute durchgeführt wird. Die Ergebnisse der Überwachung und die Reaktion der Saatgutunternehmen auf diese müssen bei der Zertifizierung berücksichtigt werden. Der staatliche Pflanzenschutzdienst hat in unserem Land früher so gearbeitet. Derzeit wird in der Russischen Föderation aus irgendeinem Grund die Überwachung von Kartoffeln nur für den Kartoffelkäfer durchgeführt, was im kommerziellen Kartoffelanbau kein Problem darstellt. Daher muss jedes professionelle Saatgutunternehmen Blattlausvektoren unabhängig unter Verwendung von Standardtechniken kontrollieren. Und es ist ziemlich transparent und einheitlich, Sie müssen nur die wichtigen Details kennen. Die Basis des Blattlausüberwachungssystems sind die gelben Fallen von Merike (Foto 5). Sie müssen direkt über der Höhe der Pflanzen auf einem von allen Pflanzen befreiten Bereich in unmittelbarer Nähe des Kartoffelfeldes installiert werden. (Pflanzenschutzfachleute können eine einigermaßen genaue Schätzung der Anzahl der Blattläuse erhalten, indem sie die oberen, mittleren und unteren 100 Blätter entlang der Diagonale des Feldes direkt betrachten.)
Gefangene geflügelte Blattläuse sollten wöchentlich gesammelt und die Artenzusammensetzung bestimmt werden. Die Fähigkeit, Viren in verschiedenen Arten von Blattläusen zu übertragen, unterscheidet sich erheblich. Die schädlichste - grüne Pfirsichblattlaus (Foto 6,7) hat einen Wirkungsgrad von eins, alle anderen haben viel niedrigere Koeffizienten (Tabelle 2,3). Die Schädlichkeitsfaktoren von Blattlausarten wurden von englischen Wissenschaftlern vorgeschlagen (Felton B. et al., 2013) und werden überall verwendet. Sie unterscheiden sich für das Y-Virus und VLK, dh für verschiedene Mechanismen der Virusübertragung. Besonders gefährliche Arten, die Kartoffeln besiedeln, d.h. Diejenigen, die Kartoffeln bewohnen, bilden flügellose Formen, die auch Viren tragen. Dazu gehören Pfirsich, Kartoffel, große Kartoffel, Sanddorn, Sanddornblattläuse. Die übrigen betrachteten Arten besiedeln keine Kartoffeln, sondern tragen Viren auf der Durchreise, während Testinjektionen auf der Suche nach gewöhnlichen Futterpflanzen durchgeführt werden. Die Bestimmung der Artenzusammensetzung von geflügelten Blattläusen erfordert eine hohe Qualifikation und das Vorhandensein eines Mikroskops. Grundlegende Kennungen von Blattläusen wurden vor 40-50 Jahren veröffentlicht und sind heute eine bibliografische Seltenheit. Die neuesten Vollfarbatlanten Deutschlands (2000) und der Niederlande (2008) können in Online-Shops von Verlagen erworben werden. Es gibt spezialisierte Websites auf Blattläusen, zum Beispiel aphid.aphidnet.org, aber auf diesen werden rein Kartoffelarten fragmentarisch dargestellt. Bei der Analyse des Inhalts von Fallen sollte man nicht die Möglichkeit aus den Augen verlieren, in diese Zikaden und Psylliden zu gelangen (Foto 8,9), die die Säule und das Zebra-Chips-Virus tragen, das bereits in Europa eingedrungen ist.
Foto 8. Zikaden Foto 9. Psillida
Die Anzahl der gefangenen Blattläuse wird in den Vektordruckindex (IVD) umgerechnet. Pfirsichblattläuse werden in realen Einheiten berücksichtigt, alle anderen Arten werden mit dem Schädlichkeitskoeffizienten multipliziert. Tatsächlich werden sie in eine Maßeinheit umgewandelt, das Format der Schädlichkeit von Pfirsichblattläusen. Wenn also 20 Stück Kartoffelblattlaus gefangen werden, beträgt ihre Anzahl zur Berechnung des Index 20x0,2 = 4 Einheiten. Die Gesamtmenge in Bezug auf Pfirsichblattlaus ist der Vektordruckindex. Es ist logischer, die IVD für nicht persistierende Blattlausarten als die problematischste zu betrachten. Ein Index von weniger als zwei Einheiten ist absolut sicher, grün. Von 2 bis 10 - gelbe Farbe, Bereitschaftszustand, Ergreifen von Schutzmaßnahmen nach Ermessen des Unternehmens. Ein Gerät über 10 erfordert die Verwendung von Schutzausrüstung gegen Blattläuse. Dies wird von der Zertifizierungsstelle überprüft. Das Versäumnis, Schutzmaßnahmen zu ergreifen, ist die Grundlage für die Senkung der Samenklasse oder die Erteilung von Befehlen zur Zerstörung der Spitzen. Die Schwelle für die Schädlichkeit von Blattläusen (10 Einheiten Pfirsichblattlaus) wurde im Rahmen spezieller Studien zum Infektionsgrad von Samenmaterial bei verschiedenen Vektordrücken festgelegt. Die Infektion mit Viren nimmt signifikant zu, wenn die Anzahl der Blattläuse den Schwellenwert überschreitet. Bei kleineren Mengen ist der Unterschied zwischen den Infektionsniveaus nicht signifikant. Dementsprechend wirken sich Schutzmaßnahmen bei einem Grün- und Gelbwert einer IVD nicht aus, beeinflussen den Infektionsgrad nicht und es macht keinen Sinn, sie durchzuführen.
In einigen europäischen Ländern wird für alle Überwachungspunkte die Berechnung der gesamten (akkumulierten) IIA ab Beginn der Vegetationsperiode durchgeführt (Abb. 1). Es wurden Grenzwerte für die gesamte IWD festgelegt, wonach der Zertifizierungsdienst einen Befehl zum Mähen und Austrocknen von Spitzen in Saatgutparzellen erteilt. Was ist dieser Grenzwert? In den Niederlanden IWD derzeit - 80 Einheiten Pfirsichblattlaus (Haverkort A., 2018). Diese Indikatoren sind in den nationalen offiziellen Zertifizierungsregeln nicht festgelegt. Es wird jedoch betont, dass bei der Erteilung eines Auftrags zum Mähen von Oberteilen nicht nur der akkumulierte Vektordruckindex berücksichtigt wird, sondern auch die Resistenz von Sorten gegen Virusinfektionen (es gibt eine offizielle Abstufung der kultivierten Sorten gemäß dieser Eigenschaft), die Anzahl der Pflanzen mit Virussymptomen, die bei einer Feldinspektion festgestellt wurden und Schutzmaßnahmen durchführen Maßnahmen gegen Blattläuse. Die Landwirte haben zwei (Niederlande) bis drei (Schottland) Tage Zeit, um den Auftrag zu erfüllen. Die Nichteinhaltung der Verschreibung führt zur Verweigerung der Zertifizierung oder zur Herabstufung der Saatgutklasse.
Eine qualifizierte kontinuierliche Überwachung von Blattläusen mit Viruserkrankungen bietet ein operatives Verständnis des Ausmaßes des infektiösen Hintergrunds und ermöglicht es Ihnen, Schutzmaßnahmen nicht routinemäßig, sondern nach Bedarf zu ergreifen, wodurch erhebliche Mittel für Pflanzenschutzmittel eingespart werden. Darüber hinaus erhalten EU-Saatguterzeuger einen Frühsommerwarndienst für Blattläuse. Im System der Budgetforschungsinstitute funktionieren mehrere Saugfallen (Foto 10), die Träger in der Luft in großen Höhen erfassen. Eine Saugfalle liefert eine genaue Vorhersage in einem Umkreis von 100 km. Sie können nur von einem solchen Service träumen, aber die bereitgestellten Informationen ermöglichen es Ihnen, die Kontrolle auf der Ebene eines einzelnen Unternehmens korrekt auszuüben und die erhaltenen Informationen in operative Maßnahmen zur Bekämpfung von Viruserkrankungen umzuwandeln, wobei die Situation berücksichtigt wird, die sich in einem bestimmten Jahr und in bestimmten Bereichen entwickelt hat. Die Liste dieser Maßnahmen umfasst verschiedene Methoden zur Isolierung und zum Schutz von Saatgutflächen.
2. Räumliche Isolation. Die Verteilung der Pflanzkartoffelproduktion in Regionen mit einem minimalen infektiösen Hintergrund von Viruskrankheitsvektoren wird in allen Ländern des entwickelten Kartoffelanbaus praktiziert. In den Niederlanden konzentriert sich die Saatgutproduktion auf die nördlichen Küstenpolder (Abb. 2).
Langzeitbeobachtungen haben bestätigt, dass in diesem Gebiet der infektiöse Hintergrund eineinhalb Mal niedriger ist und das kritische saisonale Niveau vorübergehender Infektionen der Atemwege im Durchschnitt am 26. Juli, zwei Wochen später, im Vergleich zum Süden des Landes auftritt. (Haverkort A., 2018). Dies ist in Abb. 1 deutlich zu sehen: Im Norden ist das Gerät grün, im Süden ist es rot. Es kann gefolgert werden, dass im Süden der Niederlande die Saatgutproduktion von Kartoffeln äußerst riskant ist und über südlichere Länder nichts zu sagen ist. Vergessen Sie aber nicht die Relativitätstheorie. Wenn Sie sich nicht an der niederländischen Grenze ausruhen und ganz Belgien nach Süden fahren, dann gibt es in Nordfrankreich, in der Küstenregion des Ärmelkanals, eine Zone der Samenproduktion von Kartoffeln dieses Landes. In Bezug auf die Exporte von Pflanzkartoffeln steht Frankreich weltweit an zweiter Stelle. Dies impliziert ein qualitativ hochwertiges Produkt, während sich das französische Saatgutproduktionsgebiet 700 km südlich der niederländischen Polder befindet. Saatguterzeuger produzieren aufgrund des hohen technologischen und organisatorischen Niveaus wertvolle Waren, obwohl es aus offensichtlichen Gründen nicht möglich ist, die Ergebnisse der Blattlausüberwachung öffentlich zu sehen.
Die schottische Kartoffelsamenregion konzentriert sich im Nordosten an der Küste (Abb. 3). Wenn Sie sich die englische Überwachung von Blattläusen in den letzten Jahren ansehen, dann ist der infektiöse Hintergrund in dieser Zone im Vergleich zu Mittelengland doppelt so niedrig. Es stellt sich jedoch heraus, dass es in Schottland selbst Gebiete mit noch weniger Blattläusen gibt, im Südosten die Grenze zu Nordirland. Warum werden dort Pflanzkartoffeln angebaut?
Offensichtlich aufgrund der geringeren Eignung des Landes für mechanische Zusammensetzung und Felsigkeit. Wenn wir uns nur auf Blattläuse konzentrieren, wäre es logisch, die gesamte Samenproduktion von EU-Kartoffeln in Skandinavien zu platzieren. Bestimmte Schritte in diese Richtung wurden unternommen. Buchstäblich 200 km vom Polarkreis entfernt, am 64. Breitengrad, befindet sich eine finnische, eine der fünf europäischen HG-Zonen für die Saatgutproduktion von Kartoffeln (Foto 14). Auf einer Fläche von 1000 Hektar werden dort jährlich bis zu 30 Tonnen Pflanzkartoffeln angebaut. Die klimatischen Bedingungen sind minimal ausreichend: Die Vegetationsperiode dauert von Mai bis Oktober, es sind sehr lange Tageslichtstunden zu Beginn der Vegetationsperiode, es ist kühl und es fallen bis zu 300 mm Niederschlag (Abb. 4).
Der infektiöse Hintergrund von Blattläusen wurde von unabhängigen Forschern (Kirchner S. et al., 2013) unter Verwendung von Gelb- und Saugfallen gründlich untersucht. Pro Woche fallen 20 bis 3000 Blattläuse in die Falle (Abb. 5). Aber unter ihnen gibt es nur 10-20% der Virusträger, der Rest sind unspezifische Baum- und Straucharten. Pfirsichblattläuse kommen im Norden praktisch nicht vor, Kartoffelblattläuse kommen gelegentlich vor.
Die Fortsetzung des Artikels wird in der Zeitschrift Potato System Nr. 3, 2020 veröffentlicht.
КС