Neue Hilfsmittel für landwirtschaftliche Betriebe in British Columbia, die unter dem Druck von Schädlingen und Krankheiten stehen, sind in Vorbereitung
Genome BC fördert drei Genomikprojekte zum Schutz der Obst- und Gemüsekulturen in British Columbia
In British Columbia gibt es einen florierenden Obst- und Gemüseanbau, der sowohl den lokalen Bedarf deckt als auch Produkte im Wert von 1,2 Milliarden Dollar in Märkte auf der ganzen Welt exportiert. In den letzten Jahren kam es jedoch zu klimabedingten Veränderungen im Pflanzenanbau sowie zur Verbreitung von Krankheitserregern und Schädlingen.
Drei neue, von Genome British Columbia (Genome BC) finanzierte Forschungsprojekte entwickeln Instrumente, die Landwirten helfen sollen, die wertvollen Kulturen in British Columbia zu schützen. Diese Projekte verfolgen ein gemeinsames Ziel: die Verbesserung der präzisen Erkennung und frühzeitigen Intervention, damit die Agrarindustrie Bedrohungen besser bewältigen kann.
Zwei Projekte bekämpfen Schädlinge: Das erste verbessert Tests zur Identifizierung parasitärer Fadenwürmer, die das Wurzelsystem von Pflanzen befallen. Das zweite entwickelt ein umweltverträgliches Biopestizid, das Hefe einsetzt, um Drahtwürmer einzudämmen, die viele der wichtigsten landwirtschaftlichen Kulturen in British Columbia befallen.
Das dritte Projekt befasst sich mit der Entwicklung von Diagnosewerkzeugen zur schnelleren Identifizierung von Krankheitserregern, die bei verschiedenen Obstkulturen erhebliche wirtschaftliche Verluste verursachen.
Aktualisierung der Dienstleistungen zur Parasitenerkennung
Pflanzenparasitäre Nematoden (PPNs) sind durchsichtige, mikroskopisch kleine Würmer, die sich von Pflanzenwurzeln und -gewebe ernähren und dadurch Wachstumsstörungen, Ertragseinbußen sowie eine erhöhte Anfälligkeit für Krankheiten und andere Parasiten verursachen. Sie können nahezu jede wirtschaftlich wichtige Kulturpflanze befallen und verursachen dem globalen Agrarsektor jährliche Verluste in Höhe von über 173 Milliarden US-Dollar.
In British Columbia kommen eine Reihe potenziell schädlicher PPN-Arten in Gemüse- und Beerenfeldern, Weinbergen und Obstgärten vor und stellen ein Risiko für den Agrar- und Gartenbausektor dar. Der Provinz fehlen derzeit Diagnosedienste für PPNs, da die derzeitigen Methoden kostspielig und arbeitsintensiv sind und tiefgreifendes Fachwissen für die artspezifische Identifizierung erfordern.
Um diese Herausforderung zu bewältigen, leiten Dr. Paul Adams (Kwantlen Polytechnic University), Dr. Paul de la Bastide (Ministerium für Landwirtschaft und Ernährung von British Columbia (BC MAF)) und Dr. Thomas Forge (Agriculture and Agri-Food Canada (AAFC)) ein Projekt zur Entwicklung diagnostischer qPCR-Tests, mit denen acht wirtschaftlich bedeutende PPN-Arten in British Columbia nachgewiesen und quantifiziert werden können. Bodenproben werden aus der gesamten Provinz entnommen, auf PPN-Arten untersucht und anschließend zur Validierung der Genauigkeit und Sensitivität der verschiedenen qPCR-Tests herangezogen.
Diese neuartigen Tests werden es dem Pflanzengesundheitslabor des Ministeriums für Landwirtschaft und Ernährung von British Columbia letztendlich ermöglichen, einen für Pflanzenproduzenten unverzichtbaren Nematoden-Diagnosedienst anzubieten, der die Früherkennung und fundierte Entscheidungen im Pflanzenschutz unterstützt.
Neuartige, umweltfreundliche Schädlingsbekämpfung
Drahtwürmer sind ein bekannter Schädling für Kartoffel-, Mais- und Getreideanbauer in British Columbia. Bei diesen Insekten handelt es sich um Larven von Schnellkäfern, die durch den Verzehr von Wurzeln, Samen, Stängeln und Knollen erhebliche Ernteschäden verursachen – im Westen Kanadas belaufen sich diese jährlich auf durchschnittlich über 11 Millionen Dollar.
Dr. John Husnik und sein Team bei Renaissance Bioscience entwickeln eine gezielte, natürliche Lösung zum Schutz der Kulturen vor diesen Schädlingen unter Verwendung von Hefe und RNA-Interferenz (RNAi). Dabei handelt es sich um ein Biopestizid, das in einer biologisch abbaubaren Hefezelle enthalten ist, die als Köder dient. Die Behandlungsmethode baut sich auf natürliche Weise ab und ist damit eine umweltverträglichere Option als chemische Pestizide.
„RNAi ist sehr, sehr zielspezifisch“, erklärt Dr. Husnik. Diese Eigenschaft ermöglicht es dem Team, Regionen von Gensequenzen auszuwählen, die zu bestimmten Arten in British Columbia passen, und anschließend ihre Daten anhand lebender Drahtwürmer zu validieren, die mit dem Köder getestet werden sollen.
Nach erfolgreichen Versuchen mit Kartoffelkäfern ist das Team zuversichtlich, dass eine Lösung für die Landwirte in British Columbia in greifbarer Nähe liegt. „Ein praxistaugliches, auf Omics basierendes Biopestizid wird den Landwirten eine nachhaltige Lösung an die Hand geben und gleichzeitig British Columbia als weltweit führenden Standort für landwirtschaftliche Innovationen positionieren“, sagt Dr. Husnik.
Verbesserte Instrumente zur Erkennung von Krankheitserregern bei Obstkulturen
Ein von Dr. Shauna-Lee Chai (AAFC) und Dr. Pragyan Burlakoti (BC MAF) geleitetes Projekt zielt darauf ab, die Krankheitsbekämpfung bei Obstkulturen zu verbessern, indem Tests entwickelt werden, mit denen zwei wichtige Krankheitserreger effektiver identifiziert werden können.
Das Pflanzengesundheitslabor des Ministeriums für Landwirtschaft und Ernährung von British Columbia hat den Pseudomonas syringae-Komplex und Phytophthora spp. als zwei Krankheitserreger identifiziert, die für den Anbau von Beeren- und Baumobst in der Provinz eine besondere Herausforderung darstellen. Phytophthora spp. (der Name bedeutet wörtlich „Pflanzenzerstörer“) ist allein bei Himbeeren in British Columbia in den letzten 35 Jahren für etwa 30 % der Ertragsverluste verantwortlich gewesen. Derzeit ist noch nicht genug über die verschiedenen Stämme dieser Krankheitserreger und deren Auswirkungen auf unterschiedliche Obstarten bekannt.
Der Projektleiter Dr. Rishi Burlakoti (AAFC) wird Daten zur Gesamtgenomsequenzierung beider Erreger erstellen und schnelle, empfindliche PCR- und qPCR-Diagnoseverfahren entwickeln. Diese Verfahren ermöglichen es, die Erreger auf infiziertem Pflanzengewebe auf Artenebene zu identifizieren. Genauere Tests werden die vom Pflanzengesundheitslabor angebotenen Diagnosedienstleistungen verbessern und als Grundlage für gezielte, wirksame Krankheitsbekämpfungspläne für den Agrarsektor dienen.
„Bislang haben wir 20 Jahre alte Tests zum Nachweis dieser Krankheiten verwendet. Wir haben miterlebt, wie schwer es die Landwirte hatten“, sagt Dr. Chai, der den technologischen Fortschritt begrüßt. „Dies ist eine großartige Anwendung genomikbasierter Werkzeuge, um unsere Verfahren für die Zukunft zu modernisieren.“
„Angesichts der steigenden Nachfrage nach einheimischen Lebensmitteln können genomische Werkzeuge effiziente und nachhaltige Wege bieten, um die wertvollen Erzeugnisse der Landwirte in der Provinz zu verwalten und zu schützen“, sagt Sally Greenwood, Chief Operating Officer und Vizepräsidentin für öffentliche Angelegenheiten bei Genome BC. „Biotechnologie und Agrar- und Lebensmittelwirtschaft sind zwei wichtige Sektoren in British Columbia. Ihre Verknüpfung steigert das Potenzial beider Sektoren, zu florieren und Vorteile für die Menschen und die Provinz BC zu schaffen.“
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