Dieses Jahr haben die Rüben erst Anfang September gezeichnet: Aufgehellte und teils lanzettliche Blätter meldete die Beratung aus mehreren Ländern im Südwesten. Dabei handelt es sich aber nicht um Infektionen durch die Viröse Vergilbung, sondern um SBR (Syndrome Basses Richesses ), dem Syndrom niedriger Zuckergehalte. Ganze Rübenflächen vergilben.
Überträger der bakteriellen Krankheit ist die Schilf-Glasflügelzikade – ein im Norden noch unbekannter, im Süden aber bereits gefürchteter Schädling. Bislang wussten Fachleute wenig über das Insekt und seine Auswirkungen. Mehrere Forschungsprojekte haben das geändert: Die Ergebnisse stellten die Beteiligten im August während des ersten Beta-Sol-Forums im rheinhessischen Worms vor.
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Die Schilf-Glasflügelzikade infiziert Zuckerrüben und Kartoffeln mit einer bzw. zwei Bakterienarten.
Die Folge sind u. a. in Rüben niedrigere und in Kartoffeln erhöhte Zuckergehalte sowie gummiartige Knollen.
Bislang waren Schädling und Auswirkungen wenig erforscht, eine Reihe an Projekten durch die Forschungsgemeinschaft Südwest will diese Wissenslücke schließen.
SBR-tolerante Rübensorten sind bereits identifiziert, Kartoffelsorten werden ebenfalls dahingehend bearbeitet.
Dabei war nicht nur die Zucker-, sondern auch die Kartoffelwirtschaft (UNIKA). Seit Ende 2022 ist bekannt, dass auch der Kartoffelanbau gefährdet ist (top agrar berichtete). Und während infizierte Rüben mit niedrigeren Zuckergehalten noch verarbeitet werden können, ist das bei gummiartigen Knollen und erhöhten Zuckergehalten (Bakterielle Kartoffelknollenwelke) nicht möglich. Die gute Nachricht ist: Lösungen sind in Arbeit. Das zeigen die Antworten auf die neun Fragen.
1. Schilf-Glasflügelzikade – was ist das für ein Schädling?
Die Schilf-Glasflügelzikade (Pentastiridius leporinus) wurde erstmals 2013 in Heilbronn als Schädling bestätigt, zusammen mit der Krankheit SBR. „Laut französischen Studien sind dadurch Zuckerverluste bis zu 25 % möglich“, berichtet Sarah Behrmann von der Justus-Liebig-Universität Gießen. Sie hat sich intensiv mit dem Schädling beschäftigt und kürzlich dazu promoviert. „Aber außer den wenigen französischen Studien gibt es kaum weitere“, sagt Behrmann. Aufgrund der schlechten Datenlage haben Wissenschaftler das Insekt an der Uni Gießen komplett neu erforscht.
Verbreitet hat sich die 5 bis 9 mm kleine Zikadenart von Frankreich aus in den 1990er-Jahren. Auch in der Schweiz ist die Schilf-Glasflügelzikade unterwegs. In Deutschland finden sich die Insekten vor allem an Rüben in Baden-Württemberg. Betroffen sind zudem Standorte in Bayern, Rheinland-Pfalz, Hessen, Sachsen und Sachsen-Anhalt. Allein von 2020 bis 2021 haben sich die Fänge der Zikaden verdoppelt, stellt Behrmann fest.
Die Zikaden saugen von Juni bis September an den Blättern von Rüben und Kartoffeln. Ihre Eier legen sie an den Wurzeln ab. Nach wenigen Tagen schlüpfen die Larven (Nymphen) und durchlaufen unterirdisch fünf Stadien. Unter günstigen Bedingungen entwickelt sich eine zweite Generation. Die Nymphen saugen an den Wurzeln von Rüben und Kartoffeln und auch an denen der Folgefrucht Weizen. Im Boden überwintern sie bis März. Je kälter es ist, desto tiefer halten sie sich im Boden auf (bis 30 cm). Die adulten Zikaden fliegen dann ab Ende Mai in neue Bestände ein.
„Der Flugzeitraum ist lang, verzettelt und dauert bis Ende August. Je nach Standort fliegen die Zikaden zu unterschiedlichen Zeitpunkten“, sagt Behrmann. „Aber 2022 hat uns überrascht. Es gab Ende August/Anfang September einen zweiten Flughöhepunkt.“ Anscheinend war dort eine zweite Generation unterwegs – bis dato ein Novum. Neu war auch, dass die Zikaden Kartoffeln befallen haben. Bislang waren neben Rüben nur Erdbeeren als Wirtspflanzen bekannt.
Die Saugschäden durch die Schilf-Glasflügelzikade wirken sich nicht erheblich aus. Schwerer wiegt, dass die Zikaden zwei Bakterienarten übertragen können. Unklar ist bislang, ob und wie sich der Infektionszeitpunkt auf die Rüben auswirkt und auch, inwiefern Doppelinfektionen stärker schädigen.
2. Welche Erreger überträgt die Zikade?
Auslöser für die SBR-Krankheit in Zuckerrüben sind zwei Bakterien, die die Schilf-Glasflügelzikade alleine oder kombiniert übertragen kann:
- das Bakterium Candidatus Arsenophonus phytopathogenicus (y-Proteobakterium) und
- das Bakterium Candidatus Phytoplasma solani (Stolbur-Phytoplasma, löst Stolbur in Kartoffeln aus).
„In mehr als 50 % der untersuchten Zikaden konnten wir Proteo oder beide Erreger feststellen“, sagt Behrmann.
Hauptüberträger des Stolbur-Phytoplasmas sind Winden-Glasflügelzikaden. Sie infizieren sich beim Saugen an Wildpflanzen wie z. B. Ackerwinden oder Brennnesseln. Infizierte Insekten bleiben dann zeitlebens infektiös und übertragen das Bakterium in Kartoffeln – jedoch nicht auf ihre Nachkommen, berichtet Dr. Michael Maixner vom Julius Kühn-Institut Siebeldingen.
Aus den Kartoffeln scheint die Schilf-Glasflügelzikade die zellwandlosen Bakterien aufzunehmen und in die Rüben zu tragen. Der Übertragungszyklus ist dabei allerdings noch unklar. Ebenso unbeantwortet ist bislang die Frage, ob diese Zikade auch im Folgejahr Stolbur in Kartoffel auslösen kann.
Die Kartoffeln stehen jetzt aus zwei Richtungen unter Druck.“
Sicher ist, dass die Insekten Kartoffeln mit dem y-Proteobakterium infizieren können. Die daraus entstehende Krankheit wird als „Bakterielle Kartoffelknollenwelke“ bezeichnet. Möglich ist laut Maixner, dass Schilf-Glasflügelzikaden das y-Proteobakterium an die Nachkommen weitergeben kann.
3. Wie stark sind Kartoffeln betroffen?
Werden Kartoffeln alleine oder kombiniert mit Stolbur-Phytoplasma durch das y-Proteobakterium infiziert, erkranken die Pflanzen an der Bakteriellen Kartoffelknollenwelke. Dann können diese Symptome (nicht klar abgegrenzt) auftreten:
- Farblich veränderte Blätter und Triebe (gelb oder rötlich),
- atpyische Geiztriebe,
- Luftknollen bzw. knollig verdickte Geiztriebe,
- Welkesymptome an einzelnen Trieben oder ganzen Pflanzen,
- absterbende Blätter und Trieben und
- weiche, gummiartigen Knollen.
„In jedem Fall kommt es zu erhöhten Zuckergehalten in den Knollen“, sagt David Löffler vom Agrarservice Hessen-Pfalz. Er hat in dem neuen Projekt Sika-Zika (Sicherung des Kartoffelanbaus in Hessen durch innovatives Zikaden-Management) 550 Knollen auf die Bakterien untersucht. Regional zeigt sich eine sehr unterschiedliche Verteilung: 37 % der Knollen waren mit dem y-Proteobakterium infiziert, 28 % mit Stolbur und 19 % mit beiden Bakterienarten. Nur 15 % der untersuchten Knollen waren gesund.
Ein Großteil der von David Löffler 2023 untersuchten Knollen waren infiziert. (Bildquelle: Reinecke)
Da in Hessen hauptsächlich Spätkartoffeln im Anbau stehen, sind diese besonders durch die Zikade gefährdet. Durch den Zikadenflug von Ende Mai bis September sind Infektionen wahrscheinlicher als in Frühkartoffeln.
4. Wie lässt sich das Bakterium weiter erforschen?
Die Bakterien zu erforschen, ist herausfordernd. „Ein Candidatus Bakterium lässt sich nicht auf Nährböden halten, sondern nur in Pflanzen kultivieren“, erklärt Dr. Jürgen Gross vom Julius Kühn-Institut in Dossenheim. Er forscht im Projekt PentaResist an SBR-resistenten Zuckerrübensorten. Daher wurden zunächst infizierte Schilf-Glasflügelzikaden gezüchtet, um das Bakterium weiter erforschen zu können.
Ziel ist jedoch, die Bakterien ohne Vektoren übertragen zu können. Möglich scheint das laut Gross durch die sogenannte Chip-Propfung zu sein. Dabei setzt man bei einer gesunden Rübe einen Schnitt im unteren Blattstiel und fügt dort ein Stück Blattstiel einer befallenen Pflanze ein.
Denn entgegen der Erfahrung mit Phytoplasmen sei bei einer SBR-Erkrankung der obere Blattteil nicht infiziert, der untere Blattstiel hingegen schon. Die Übertragungsrate war in diesem Propf-Versuch mit 15 % sehr niedrig – als sicher infiziert erwiesen sich dann nur 6 % der Rüben. Zudem dauere es gut 18 Monate, bis die Infektion sicher nachgewiesen ist.
Dennoch konnte Gross erforschen, wie Sorten auf eine Infektion mit dem Proteobakterium reagieren. So zeigte sich, dass der Phloemsaft infizierter Rüben signifikant weniger Glucose und Fructose enthielt. Andererseits war der Gehalt von sechs Aminosäuren erhöht, unter anderem Iso-Leucin, Leucin und Valin. „Das sind für Zikaden essenzielle Aminosäuren, die sie nicht selbst herstellen können“, sagt Gross. Ob und wie sich dieser veränderte Phloemsaft auf die Schilf-Glasflügelzikaden auswirkt, sollen weitere Versuche klären. Die Bakterien könnten Farbe und Düfte von Wirtspflanzen ändern und sie somit attraktiver für Vektoren machen.
5. Was leisten Prognosemodelle?
Durch die unterschiedlichen Flugzeitpunkte der Zikaden erweist es sich als schwierig, eventuell zugelassene Insektizide passend auszubringen. Helfen würde ein Prognosemodell, das die Zentralstelle der Länder für EDV-gestützte Entscheidungshilfen und Programme im Pflanzenschutz (ZEPP) entwickelt.
„Angefangen haben wir im NIKIZ-Projekt mit dem Fokus auf die Grüne Pfirsichblattlaus und die Schwarze Bohnenlaus“, sagt Dr. Benno Kleinhenz von ZEPP. Das Modell SIMAphid für den Blattlauszuflug in Rüben habe man im aktuellen Projekt EntoProg (Entwicklung digitaler Prognosemodelle und Entscheidungshilfen im Pflanzenschutz zur Abschätzung des Befalls von Schadinsekten in Raps, Zuckerrübe und Mais) finalisieren können. „Momentan prüfen wir die Daten noch. Wenn sie valide sind, findet man die Modelle für die Bundesländer bei ISIP“, sagt Kleinhenz.
In Arbeit ist auch ein Prognosemodell für die Schilf-Glasflügelzikade (SIMPenta). Das Modell soll Flugbeginn und -verlauf der adulten Zikaden abbilden. Ziel ist laut Kleinhenz, passend zur Feldkontrolle aufzurufen und einen optimalen Bekämpfungszeitraum vorherzusagen. Das Prognosemodell arbeitet auf Basis der bisherigen Daten und stelle das Auftreten der ersten Generation gut dar. „Den zweiten Flugzeitpunkt 2022 konnten wir anhand von Leimtafeln bestätigen“, sagt Kleinhenz. Zurzeit sind noch weitere Daten notwendig, um das Modell zu finalisieren. Fest steht bislang Folgendes:
Die Schilf-Glasflügelzikade fliegt ab einer Temperatursumme von 500 °C (gemessen ab 1. Januar bei einer Basistemperatur von 5 °C).
Die 2022 verwendeten transparenten Leimtafeln wiesen teils die doppelte Fangmenge auf, als die 2020 und 2021 verwendeten gelben Leimtafeln.
Um die einzelnen Entwicklungsstadien der Zikade besser verstehen zu können, werden Klimaschrankversuche am Fraunhofer Institut in Gießen durchgeführt. So will man z. B. die Frage klären, wie sich die Nymphen in Abhängigkeit von der Bodentemperatur entwickeln. „Aber ganz grundsätzlich“, sagt Kleinhenz, „fehlen noch Bekämpfungsmittel und die Bekämpfungsschwellen.“
6. Gibt es Bekämpfungsmöglichkeiten gegen Zikaden?
Ein Blick in die Datenbank zeigt: Gegen Zikaden als Bakterienüberträger sind in Ackerkulturen bislang keine Pflanzenschutzmittel zugelassen. „Ein Lösungsansatz, um gezielt gegen Schadinsekten vorzugehen, ist die Methode der RNA interferenz“, sagt Dr. Kwang-Zin Lee. Er forscht am Frauenhofer Institut für Molekularbiologie und angewandte Ökologie in Gießen zu verschiedenen biologischen und biotechnischen Methoden.
Der RNA-basierte Pflanzenschutz (RNAi) kann selektiv Gene in bestimmten Organismen ausschalten. Da die Methode mit doppelsträngiger Ribonukleinsäure (dsRNA) arbeitet, lässt sie sich nicht klar als chemisches oder gentechnisches Verfahren einordnen.
Erfolgreich zeigt sich die Methode derzeit im Projekt ViVe_Beet: Um virusübertragende Blattläuse in Zuckerrüben zu kontrollieren, soll ein RNAi-Spray entwickelt werden. In ersten Versuchen einer Sprühapplikation zeigten Grüne Pfirsichblattläuse eine Mortalitätsrate von 70 %. Zudem erzeugten überlebende Blattläuse weniger Nachkommen. Laut vorläufigen Daten ist RNAi ähnlich effektiv wie Teppeki.
Ziel ist, auch gegen Schilf-Glasflügelzikaden eine RNAi-Sprühapplikation zu entwickeln. Ob und wann ein Mittel nach der Entwicklung zugelassen sein wird, ist unklar. Die Vorteile von RNAi sind laut Lee klar: Es baut sich relativ schnell ab und hinterlässt keine Rückstände. Eine Herausforderung ist, das Mittel nach dem Aufsprühen lang genug haltbar zu machen. Schließlich sollen die Insekten auch erwischt werden.
Nachgefragt zu möglichen Resistenzen gegen RNAi erklärt Lee diese als sehr unwahrscheinlich: „RNAi wirkt auf lebensnotwendige Gene im Insekt. Bei einer Resistenz würde dort eine Änderung stattfinden und das Insekt höchstwahrscheinlich nicht überleben.“
7. Helfen ackerbauliche Maßnahmen?
Ganz im Sinne des Integrierten Pflanzenschutzes stellt sich die Frage, inwiefern sich die Zikaden durch ackerbauliche Maßnahmen in Schach halten lassen. Wie biologischer Pflanzenschutz, Biostimulanzien und Zwischenfrüchte auf die Schilf-Glasflügelzikade in Rüben wirken, untersucht das EIP-Projekt Beta-Climate in Baden-Württemberg auf sieben Praxisbetrieben. „Nur ein Betrieb hat derzeit noch befallsfreie Rübenflächen“, sagt Dr. Larissa Klein, die Geschäftsführerin des Verbands baden-württembergischer Zuckerrübenanbauer. Dieser fungiert als Referenzbetrieb in dem Projekt.
Diese Zikade ist ein gemeinsamer Feind für Rüben und Kartoffeln."
In dieser Saison kam unter anderem das Düngemittel UPL Schwefel 825 zum Einsatz, behandelt wurde nach Temperatursumme vor dem Zikadenflug. „Damit konnten wir den Zuflug reduzieren, wenn auch nicht ganz unterdrücken“, sagt Klein. Nicht erfolgreich zeigte sich hingegen der Einsatz von Biostimulanzien auf die überlebenden Nymphen, ebenso wie das biologische Drahtwurmmittel Attracap.
Allerdings scheinen Zwischenfrüchte zu wirken. „Wir konnten wenig überlebende Nymphen an Ölrettich und Abessinischen Senf feststellen“, so Klein. An Gelbsenf ließen sich hingegen viele Nymphen finden – allerdings seien die Versuche noch nicht abgeschlossen. Unklar ist bislang, welche Kulturen die Nymphen fördern. Hinzukommt, dass sich Zwischenfrüchte in Mischung nochmals anders verhalten.
8. Was leisten Rübensorten gegen SBR?
Wie stark SBR den Rübenertrag und Zuckergehalt reduzieren kann, zeigt sich z. B. an einer sehr anfälligen Sorte. „Sie reagiert mit 45 % Verlust auf eine Infektion“, sagt Sebastian Adam von der ARGE Zuckerrübe Südwest. In den Sortenversuchen gelte sie nun als Indikatorsorte. Denn tolerante Rübensorten sind eine Chance gegen SBR.
Das Bundessortenamt hatte bereits 2021 die Sorte Fitis als SBR-tolerant zugelassen. Aufgefallen war sie im NIKIZ-Projekt und bringt nun auch mehrjährig in der Sonderprüfung SBR gute Relativerträge – ebenso wie die Sorte Kakadu. In den Versuchen hat sich auch ein neuer Stamm als tolerant gegenüber SBR gezeigt. Dieser ist inzwischen als neue Sorte Brabanter zugelassen und zudem als Nematoden-tolerant eingestuft.
Andere, auch blattgesunde Sorten wie Blandina KWS oder Conviso Smart-Sorten brachten nicht die erhofften Leistungen. „Sie passen nicht in diese Befallsregion“, sagt Adam.
Für den erfolgreichen Anbau sind auch Eigenschaften wie die Blattgesundheit oder Trockentoleranz wichtig. Dann die richtige Sorten auszuwählen, ist herausfordernd. Abhilfe kann der Sonar-Sortenberater schaffen, berichten Anna Dettweiler und Eric Schall aus dem Projekt SONAR (Sortenwahl Nachhaltig Resilient).
Als Web-Anwendung empfiehlt der Sortenberater nach wenigen zu beantwortenden Fragen passende Sorten. Hinterlegt sind unter anderem Ergebnisse aus Sortenversuchen sowie Befallskartierung durch Blattläuse, Nematoden und Schilf-Glasflügelzikaden.
9. Wie geht es weiter?
Mitte September zeichnen einige Rübenflächen im Südwesten mit neuen, unbekannten Symptomen in Form einer plötzlich auftretenden Welke. „Wir screenen jetzt Proben von 100 Standorten auf Erreger“, sagt Dr. Christian Lang, der Geschäftsführer des Verbandes der Hessisch-Pfälzischen Zuckerrübenanbauer. Es könnten neue Auswirkungen des Bakterienkomplexes sein oder auch nur ein sekundärer Erreger.
„Allein die Witterung verändert die sichtbaren Symptome“, sagt Lang. Die Forschungsgemeinschaft bleibt auf jeden Fall dran. Die neuesten Ergebnisse sollen im September 2024 auf dem zweiten Beta-Sol-Forum präsentiert werden.
Das ist die Forschungsgemeinschaft
Die Forschungsgemeinschaft Zuckerrübe Südwest hat sich 2020 gegründet, aus dem Projekt NIKIZ (Nachhaltiges Insekten- und Krankheitsmanagement im Zuckerrübenanbau der Zukunft) heraus. Zehn Institutionen aus den Bereichen Forschung, Lehre, Beratung und Praxis arbeiten in vielen Projekten daran, die Schilf-Glasflügelzikade sowie Auswirkungen und Abhilfen zu erforschen.
Mitglieder sind das Dienstleistungszentrum Ländlicher Raum (DLR) – Rheinhessen-Nahe-Hunsrück, das Fraunhofer Institut für Molekularbiologie und angewandter Ökologie, die Justus-Liebig-Universität Gießen, das Landwirtschaftliche Technologiezentrum Augustenberg, das Regierungspräsidium Gießen – Pflanzenschutzdienst Hessen, die Stiftung Südwestdeutscher Zuckerrübenanbau, die Technische Hochschule Bingen, die Universität Hohenheim, der Verband der Hessisch-Pfälzischen Zuckerrübenanbauer sowie die Zentralstelle der Länder für EDV-gestützte Entscheidungshilfen und Programme im Pflanzenschutz (ZEPP).
