Mykotoxinbelastung bei Hafer: Wie weit ist die Resistenzforschung?

Da die inländisch produzierten Hafermengen für den Bedarf der Schälmühlen nicht ausreichen, müssen große Hafermengen importiert werden. Belastungen des Erntegutes durch Pilzgifte sind dabei ein echtes Thema, zumal die gesetzlichen Anforderungen hier steigen. Dr. Matthias Herrmann1, Paulina Georgieva2, Steffen Beuch3, Dr. Mark Winter2, 4 berichten über den Stand der Forschung.

Fusarium an Hafer, Bild Universität Göttingen
Fusarium an Hafer, Bild Universität Göttingen
Der Verbrauch an Hafer in Europa wächst seit Jahren und die Schälmühlen stehen vor der Herausforderung, Haferrohware in ausreichender Menge und Qualität zu beziehen. Dabei würden sie bevorzugt Hafer aus ihrer Region verarbeiten, doch aktuell reicht die regionale Produktionsmenge kaum aus oder die Qualität ist zu heterogen bzw. ungenügend. Um das Problem zu entschärfen, wird die Produktion zunehmend über Vertragsanbau gesteuert. Steigende gesetzliche Anforderungen und die Ansprüche seitens des Handels in Bezug auf unerwünschte Rückstände oder Mykotoxine erschweren die Situation zusätzlich. Besonders in Skandinavien, einem der wichtigsten Haferlieferanten für die deutschen Schälmühlen, sind in den vergangenen 20 Jahren wiederholt große Partien mit den Pilzgiften DON oder HT-2/T-2 so stark kontaminiert gewesen, dass eine Vermarktung ausgeschlossen war. Deshalb gab und gibt es besonders auch in den skandinavischen Ländern eine intensive Forschung zur Resistenz gegenüber Fusarium in Hafer.

Aber auch in Deutschland kann in Jahren mit feuchter Witterung während der Blüte und bei ungünstiger Vorfrucht in Kombination mit reduzierter Bodenbearbeitung eine starke Rispenfusariose auftreten. Für Deutschland gab es bisher keine Untersuchungen darüber, welche Fusariumarten im Haferanbau vorkommen und gegen welche Arten die Resistenzzüchtung ausgerichtet werden muss. Die schon laufende Resistenzzüchtung wurde deshalb durch ein Forschungsprojekt in einem Verbund der Gesellschaft für Pflanzeninnovation (GFPi), der Georg-August-Universität Göttingen und dem Julius Kühn-Institut verstärkt.

Die Schwerpunkte waren:

  1. Monitoring der Fusariumarten an Hafer in Deutschland
  2. Resistenz von Hafer gegenüber Fusarium
  3. Entstehung der Krankheit und Resistenzursachen

Exaktversuch zum Fasariumbefall bei Hafer; Bild Universität Göttingen
Exaktversuch zum Fasariumbefall bei Hafer; Bild Universität Göttingen
Versuche lieferten überraschende Ergebnisse

Hohes Vorkommen von Fusarium poae: Beim Monitoring von unbehandeltem Hafer wurden bei starken Schwankungen in der Häufigkeit zwischen den Umwelten bis zu 11 Fusariumarten gefunden. Unerwartet hoch war das Vorkommen der Art Fusarium poae, die eigentlich als eher konkurrenzschwach gilt und vorwiegend das Mykotoxin Nivalenol bildet. Nivalenol wird auch von anderen Fusariumarten gebildet, ist mindestens genauso toxisch wie Deoxynivalenol (DON), wurde aber bisher weniger oft nachgewiesen. Da das Artenspektrum sich in Europa verschiebt und sich damit auch das Mykotoxinspektrum verändert, sind weitere Beobachtungen hierzu geplant.


Sortenunterschiede; zum Vergrößern die Abbildung anklicken
Sortenunterschiede; zum Vergrößern die Abbildung anklicken


Signifikante Sortenunterschiede: Im Rahmen einer Prüfung in sechs Umwelten (Göttingen, Böhnshausen, Groß Lüsewitz in den Jahren 2016 und 2017) wurden erstmalig statistisch signifikante Unterschiede im Befall aktueller Sorten durch die DON-Produzenten F. culmorum und die HT-2/T-2-Produzenten F. langsethiae und F. sporotrichioides festgestellt. Für die Züchtung heißt das: Es gibt Sorten, die gegen alle erfassten Fusariumarten vergleichsweise wenig anfällig sind, es wurden hier aber keine vollständig resistenten Sorten nachgewiesen.

Im Versuch waren unter den modernen Sorten die Weißhafer Keely und SYMPHONY gegenüber F. culmorum am geringsten anfällig (Tab. 1). Im Sortiment waren zudem acht „Exoten“ vertreten, von denen die zwei alten Sorten Puhti und Schenkenfeldener insgesamt sehr wenig mit Toxinen kontaminiert waren. Diese beiden waren in der Entwicklung deutlich später und im Stroh etwa 15 cm länger, was vor allem bei Schenkenfeldener sehr früh zu starkem Lager führte. Lagerndes Getreide kann besonders stark durch Fusariumbefall und Auswuchs geschädigt werden, was aber in diesem Verbundprojekt überraschenderweise nicht zu beobachten war.

Schwarzhafer ZORRO: Kurz aber trotzdem nicht anfällig gg. Fusarium
Schwarzhafer ZORRO: Kurz aber trotzdem nicht anfällig gg. Fusarium
Kurzes Stroh führt nicht zu mehr Fusarium: Der reduzierte Befall in Sorten wie Keely bietet aber einen deutlich besseren Schutz, um auch in „Fusariumjahren“ unterhalb des zulässigen Grenzwertes von 1,25 g/kg DON zu bleiben. Als besonders stark anfällig erwies sich die Sorte Troll, die das Verzwergungsgen Dw6 besitzt und ca. 20–30 cm kürzer ist als andere moderne Sorten. Allerdings ist nicht jede Kurzstrohsorte gleichermaßen stark anfällig, wie die Sorten ZORRO und Tim zeigten: Sie wiesen trotz geringer Wuchshöhe deutlich niedrigere Mykotoxingehalte auf als die längeren Sorten Bessin oder SCORPION.

Ertragsreduktion ist nicht das Problem: Im vorliegenden Projekt wurde durch Inokulation der Fusariumbefall drastisch gefördert, wie es in der Praxis aber nur in extremen Jahren und mit Mais als Vorfrucht vorkommen dürfte. Wenn ausgeblichene Ährchen nach der Blüte gefunden werden, könnte eine Fusariuminfektion die Ursache sein. Stark kontaminierte Proben sind schon am hohen Anteil ausgeblichener bis rosa-verfärbter Körner erkennbar. Wenn durch frühzeitige Infektion, d. h. vor oder während der Blüte, Ährchen ausbleichen, kommt es zu einer Reduktion des Ertrags, die in unseren Versuchen aber deutlich geringer war als Ortseffekte. Das Problem der Fusariuminfektion in Hafer ist also nicht die Ertragsreduktion, sondern die Mykotoxinkontamination. Die Art des Mykotoxins ist abhängig von den auftretenden Fusariumarten. Die Kenntnis des Artenspektrums hat deshalb eine große Bedeutung für die Resistenzzüchtung. Aktuell werden die DON-Produzenten F. culmorum und F. graminearum sowie die T-2/HT-2-Bildner F. sporotrichioides für Resistenzversuche in Hafer eingesetzt. Die Erweiterung um F. poae als häufigste Art steht auf der Tagesordnung – auch für ein Folgeprojekt.


Welche Blühtypen sind gefährdet?

Vom Weizen ist bekannt, dass der Grad der Antherenextrusion (AE) den Befall mit Fusarien beeinflusst. Sporen von Fusarium nutzen absterbende Pollen- und Antherenreste als Nährboden, um die Blütenorgane schneller und stärker zu besiedeln. Fehlen die Pollen oder Antherenreste in der Blüte, etwa infolge männlicher Sterilität oder starker Offenblütigkeit (Antheren werden vom Winde verweht), verläuft die Besiedlung spärlicher. Um zu prüfen, ob diese Verhältnisse auf den Hafer übertragbar sind, wurde am Prüfsortiment auch die AE bestimmt. Hier war der Zusammenhang allerdings nicht eindeutig erkennbar. Sowohl Sorten mit der geringsten bzw. höchsten AE (Antheren bleiben unzugänglich in der Blüte versteckt bzw. werden vom Winde verweht) hatten geringe DON-Gehalte, aber auch teilweise Sorten mit mittlerer AE wiesen eine geringe Mykotoxinakkumulation auf, die nicht durch Wuchshöhe, Spelzen­gehalt o.a. erklärbar waren. Es muss also noch weitere Resistenzursachen geben, die wir in künftigen Forschungsprojekten aufdecken wollen.


Ausblick

In der praktischen Sortenentwicklung hat die Resistenz gegen Fusarium einen festen Platz eingenommen und neben der aktuell resistentesten Sorte Keely sind aussichtsreiche Sortenkandidaten in der Prüfung. Es werden daher sicher bald schon „sichere“ Sorten für den deutschen Markt zur Verfügung stehen.



1 Julius Kühn-Institut (JKI), 2 Georg-August-Universität Göttingen, 3 Nordsaat Saatzucht GmbH,
4 Industrieverband Agrar e. V. (IVA)