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Identifizierung von Schadorganismen in Schleswig-Holstein

Aktuell

Eichen, Fichten und Pappeln werden im neuen Projekt "TreeHarm" untersucht zur Identifizierung und zum Schutz heimischer Bäume gegen regulierte und neue Schadorganismen.

(© K. Singewar, M. Fladung)

Das neue Projekt TreeHarm, “Entwicklung von Diagnose- und Behandlungsmethoden zur Identifizierung und zum Schutz heimischer Bäume gegen regulierte und neue Schadorganismen”, im Arbeitsbereich Genomforschung des Thünen-Instituts für Forstgenetik, Großhansdorf.

Der Klimawandel führt zu steigenden Temperaturen, trockenen und heißeren Sommern und verursacht Trockenstress für die Waldbäume. Der Trockenstress der Bäume gilt als Einladung für die Krankheitserreger. Überraschenderweise machen sich neue Pflanzenpathogene den Trockenstress zunutze und schädigen die Waldbäume (https://www.dw.com/de/deutschland-waldsterben/a-54330242). Das Bundesland Schleswig-Holstein verfügt zwar über ~173,000 Hektar Waldfläche, ist aber dennoch das waldärmste Gebiet in der Bundesrepublik Deutschland (https://www.schleswig-holstein.de/DE/Fachinhalte/W/wald/wald_01_Allg_01_WaldSH.html). Es besteht daher ein dringender Bedarf, sowohl infektiöse als auch nützliche Lebensräume an einheimischen Waldbäumen des Landes Schleswig-Holstein zu identifizieren.

Diagnose von Schaderregern

Die Diagnose der Pilz-, Insekten- und Bakterienarten der drei Waldbaumarten wird mit DNA-Barcoding-, Metagenomik- und Morphotyping-Methoden durchgeführt. Die Genomregionen Cytochrom c Oxidase 1 Gen (“COX1”) (Insekten) und Internal Transcribed Spacer (ITS) Barcoding Regionen (https://ibol.org/) werden zur Identifizierung von Insekten- bzw. Pilzarten untersucht. Für die Identifizierung von Bakteriengemeinschaften wird hingegen das "INVIEW Metagenome Explore", eine Hochdurchsatz-Sequenzierungsmethode der nächsten Generation der Firma Eurofins Genomics, verwendet.

Erforschen neuer Behandlungsmethoden

Für die Behandlung werden zwei alternative Strategien entwickelt und auf ihre Praxistauglichkeit getestet: die “Mykorrhiza-Impfung” und die RNA-Interferenz (RNAi). Das Verfahren “Mykorrhiza-Impfung” wird seit rund 100 Jahren erfolgreich in Baumschulen eingesetzt. In einem Feldversuch soll getestet werden, ob eine gezielte Anwendung von einheimischen Mykorrhizapilzen (Impfung) die individuelle Körperkonstitution der Bäume stärken kann.

Darüber hinaus wird die RNA-Interferenz (RNAi) basierend auf der Behandlung mit doppelsträngiger RNA (dsRNA) gegen Insekten- und Pilzpathogene getestet. Dabei wird doppelsträngige RNA (dsRNA) mit einer Länge von 18 bis 26 Nukleotiden auf mit Schädlingen (Pilzen, Insekten) befallene Pflanzenteile (Blätter, Triebe) mit Hochdruck aufgesprüht. Die dsRNA, die bei diesen Erregern zu Teilen der Sequenz lebenswichtiger Gene komplementär ist, kann die Expression dieser Gene durch Interferenz hochspezifisch hemmen oder ganz ausschalten. Die Vorteile der “RNA-Impfung” gegenüber herkömmlichen Pestiziden sind vielfältig: (i) Hohe Spezifität: die Abwehr des Erregers ist sehr spezifisch, (ii) keine Rückstände: RNA-Moleküle werden sehr schnell abgebaut, (iii) keine Resistenz: Es ist fast unmöglich, dass Schädlinge und Krankheitserreger gegen diese Art der Bekämpfung resistent werden.

Förderung des Bundes

Das vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft und Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit über die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR) für drei Jahre geförderte Projekt "TreeHarm" hat sich zum Ziel gesetzt, Eiche, Fichte und Pappel zu verwenden. Parallel konzentriert sich das Projekt auf Diagnose- und Behandlungsmaßnahmen und schafft eine "Hand in Hand"-Strategie, um den Klimawandel zu bewältigen, bevor es zu spät ist. Das Projekt wurde im Mai 2021 unter der Leitung von PD Dr. Matthias Fladung von Dr. Kiran Singewar (wissenschaftlicher Mitarbeiter) und Marika Pusch (technische Assistentin) gestartet.

Text: M. Fladung, K. Singewar