6.6 Meristemkultur zur Erzeugung von gesundem Pflanzgut

Leitung: Dr. E. Seigner, A. Lutz Bearbeitung: B. Haugg P. Hager, R. Enders, IPZ 5c Kooperation: Dr. L. Seigner und Team der Virusdiagnostik, IPS 2c

Ziel

Verticillium-, Viren- und Viroidbefall können bei Hopfen zu drastischen Ertrags- und Qualitätseinbußen führen. Diese Krankheiten können nicht mit Pflanzenschutzmitteln bekämpft werden. Die Meristemkultur bietet eine biotechnologische Methode zur Gesundung und Erzeugung von Verticillium- und Virus-freiem Pflanzenmaterial.

Methode

Zur Erzeugung von Verticillium- und Virus-freien Hopfenpflanzen werden Sprossspitzen von infizierten im Gewächshaus vorgezogenen Pflanzen oberflächensterilisiert und nachfolgend in vitro über mehrere Tage mit Hitze behandelt. Es wird angenommen, dass dabei vorhandene Viren und Pilzstrukturen im Meristem, der obersten Wachstumszone der Sprossspitze, inaktiviert werden. Nach der Hitzetherapie wird das Meristem unter dem Binokular herauspräpariert, auf spezielles Kulturmedium gesetzt und letztlich in vitro zu einer vollständigen Pflanze regeneriert. Zur Bestätigung der über den Meristemschritt gelungenen Eliminierung von Viren und Verticillium, werden die herangewachsenen Pflänzchen zum Abschluss der Gewebekulturphase auf Viren bzw. Verticillium untersucht. Dabei werden die Blätter mit der DASELISA-Technik bzw. mit der RT-PCR von der Arbeitsgruppe IPS 2c auf die verschiedenen hopfen-typischen Viren und zum Teil auch auf Viroide untersucht. Nur gesunde Pflänzchen werden abschließend in Erde gepflanzt.

Ergebnisse

2021 standen keine Verticillium-befallenen Hopfen zur Freimachung an, daher lag der Fokus auf der Virusfreimachung. Hierbei sollte auch die Methode zur Eliminierung von Viren, insbesondere von „hartnäckigen“ Viren wie dem Apfelmosaikvirus (ApMV) und dem Hopfenlatentvirus (HpLV) verbessert werden. Dabei wurden die Auswirkungen verschiedener Hitzetherapien auf die Eliminierungsrate von Viren und speziell von ApMV und HpLV aus den Versuchen von 2020 verifiziert. Zur Virusfreimachung wurden die Sprossspitzen in vitro nach einer 3-tägigen Wärmeadaptationsphase bei 30 0C einer verlängerten Hitzetherapie 7, 9 oder 12 Tagen mit 35 0C unterzogen, wobei sich die Eliminierungsrate von ApMV nochmals auf 95% erhöht hat. Bei HpLV wurde die Effektivität der Eliminierung von 50 % früherer Jahre auf 85 % gesteigert. Um den Ausfall an geschädigtem Ausgangsmaterial durch die Hitzetherapie auszugleichen, wurde eine Methode zur Steigerung der Anzahl der gewonnenen Meristempflanzen mithilfe einer Vorkultur geprüft. Dabei wurden Sprossspitzen nach der Ernte im Gewächshaus nach erfolgter Oberflächensterilisation zunächst bei Normalbedingungen 3 bis 4 Wochen kultiviert, um Seitentriebe zu induzieren und eine bessere Umgebungsanpassung zu schaffen und dadurch eine höhere Meristem-Ausbeute zu induzieren (siehe Abb. 6.9, A-D). Bisherige Ergebnisse zeigen, dass dadurch eine Erhöhung der Anzahl der Meristeme erfolgt, ob sich jedoch der größere Zeitaufwand lohnt, bleibt noch zu prüfen.

Abb. 6.9: Meristemkultur mit erfolgter Vorkultur, A) nach 3 Wochen Vorkultur und erfolgter Hitzebehandlung, B)3 Wochen nach Präparation frisch in RITA®-Flüssigkultursystem, C) 10 Wochen nach Präparation im RITA®-Flüssigkultursystem und D) vereinzelte Pflanze in Kulturgefäß

Ausblick

An einer weiteren Steigerung der Viruseliminierungsrate durch Optimierung der Anzuchtund Versuchsbedingungen bei der Meristemkultur wird gearbeitet. Nach wie vor stellt der Viroid-Befall eine große Herausforderung dar. Wirklich effiziente Methoden fehlen bislang. Neue Ansätze zur Viroideliminierung bzw. -inaktivierung werden daher verfolgt.

Referenzen

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