Erforschung der Verwendung gentechnisch veränderter Bäume zur Bekämpfung von Krankheiten bei Zitrusfrüchten in Argentinien

In Forschungseinrichtungen in La Plata und Tucumán In Argentinien haben wir und andere Wissenschaftler GVO-Techniken erforscht, um Zitrusbäume zu behandeln, die an tödlichen und unheilbaren Krankheiten erkrankt sind. Traditionell würden Erzeuger herkömmliche Ansätze verwenden, um zu verhindern, dass andere Bäume infiziert werden. Jetzt könnten diese neuartigen GVO-Methoden dazu beitragen, die Industrie vor der zu schützen weltweit führender Produzent von Zitronen und die zweitgrößter Produzent von Zitrusfrüchten in Südamerika.

In Argentinien haben wir daran gearbeitet, Zitrusbäume zu entwickeln, die gegen mehrere Krankheiten resistent sind. Letzten April, wir veröffentlicht das erste wissenschaftliche Perspektivpapier in unserem Land zu diesem Thema in der Zeitschrift Crop Science. Wir haben Techniken zur Bekämpfung schwerwiegender Pathologien überprüft, einschließlich der verheerendsten aller Zeiten – Citrus Huanglongbing oder kurz HLB. Die bakterielle Krankheit, auch bekannt als Citrus Greening, kostet jedes Jahr Milliarden von Dollar an verlorenen Produkten. Pflanzenpathologen wissen immer noch nicht genau, welcher Organismus Bäume mit HLB krank macht, aber die Bakterien candidatus Liberibacter sp. ist mit der Krankheit verbunden. Derzeit hat HLB die Zitrusindustrie in Florida fast zerstört, und jetzt befürchten die Erzeuger in Kalifornien – dem zweitgrößten Produzenten in den USA –, dass ihre Bäume als nächstes dran sein könnten. Als ob dies nicht genug wäre, wurde HLB in Zitrusgebieten auf der ganzen Welt berichtet, einschließlich, kürzlich, Argentinien

Und das ist nicht die einzige Bedrohung, der die Früchte ausgesetzt sind. In unserem Perspektivpapier erörtern wir auch das mögliche Management einer anderen bakteriellen Erkrankung; Zitruskrebs verursacht durch Xhantomonas citri pv Citro. Züchter können erkennen befallene Bäume durch die braunen korkigen Läsionen und Krebse, die das Bakterium in Früchten, Blättern und Zweigen produziert. Schließlich sterben Kranke.

Neben den bakteriellen Erkrankungen haben wir auch zwei durch Viren verursachte Erkrankungen angesprochen. Ähnlich wie es bei der Psoriasis-Krankheit mit der menschlichen Haut passiert, Citrus-Psorose-Virus, lässt die infizierten Bäume ihre Rinde abwerfen. Die Störung führt auch dazu, dass sich Harz in Blattadern und in Gefäßen im Stamm und in den Ästen ansammelt.

In unserem Beitrag diskutieren wir auch Citrus tristeza virus, der allein in Argentinien und Brasilien zwischen den 30er und 1930er Jahren für das Absterben von mehr als 1940 Millionen Bäumen verantwortlich war. Die Krankheit heißt Traurigkeit – Traurigkeit auf Spanisch – wegen des niedergeschlagenen Aussehens der Bäume, die es infiziert.

Die Bekämpfung dieser Krankheiten wird durch die Art und Weise, wie kommerzielle Zitrusbäume angebaut werden, noch komplizierter. Um die Zeit zu verkürzen, die Zitrusfrüchte benötigen, um die Geschlechtsreife zu erreichen und somit Früchte zu produzieren, haben Bäume zwei Teile mit unterschiedlichen genetischen Identitäten. Der Wurzelstock ist ein Stamm mit einem gut entwickelten Wurzelsystem, auf den ein Spross oder oberes Blätterdach gepfropft wird, das die Blätter, Blüten und Früchte hält. Um Krankheiten wie den oben erwähnten Viruserkrankungen vorzubeugen, hat die argentinische Regierung ein Programm gestartet, um zu zertifizieren, dass alle Vermehrungsmaterialien, einschließlich Reiser, frei von Krankheitserregern sind. Dies war jedoch nicht genug, da wir immer noch nicht wissen, wie die Citrus-Psorose-Virus wird von Baum zu Baum verteilt. Wissenschaftler vermuten, dass der Erreger durch ein Insekt oder einen Pilz im Boden, sogenannte Vektoren, übertragen werden könnte.  

Da herkömmliche Methoden zur Bekämpfung dieser Krankheiten nicht wirksam genug waren, wandten wir uns GVO-Techniken zu. Zuerst versuchten wir etwas Ähnliches wie Impfstoffe beim Menschen, indem wir Gene von den Krankheitserregern einführten Citrus-Psorose und Tristeza-Virus in das Pflanzengenom. Dadurch wird das Immunsystem der Pflanze aktiviert und die Infektion auf genetischer Ebene verhindert. Wir fügten auch winzige Proteine, sogenannte antimikrobielle Peptide (AMPs), aus einer Froschart und aus Kartoffelpflanzen in die Genome der Zitrusfrüchte ein. Verstärker haben eine breite Palette von hemmenden Wirkungen gegen Bakterien, Pilze, Parasiten und Viren in der Natur, und wir haben bestätigt, dass sie auch zum Schutz von Zitrusfrüchten wirksam sind. Schließlich haben wir einen Rezeptor aus Reis oder ein Pathogenresistenzgen namens R-Gen in Zitrusbäume eingeführt, damit sie eine Infektion erkennen und widerstehen können Xanthomonas citri, dem Erreger der Zitruskrebskrankheit.  

Wir haben diese Ansätze getestet und vielversprechende Ergebnisse erzielt. Junge transgene Zitrusfrüchte mit AMPs und R-Genen widerstanden künstlichen Bakterieninokulationen im Labor und im Gewächshaus zwischen 50 und 75 % mehr als ihre nicht-transgenen Gegenstücke. Außerdem waren die Symptome weniger schwerwiegend und es dauerte länger, bis sie auftauchten. Die „geimpften“ Zitrusbäume waren zu 100 % resistent Citrus-Psorose-Virus und sogar tolerant mit einem nicht-transgenen Spross. Darüber hinaus haben wir gezeigt, dass ganze Bäume gegen das Virus resistent sein können und dennoch im nicht-transgenen Spross gentechnikfreie Früchte produzieren. Allerdings tragen Bäume Gene von Citrus tristeza virusObwohl sie im Labor und im Gewächshaus resistent war, wurde sie auf dem Feld immer noch krank.

Trotz der positiven Ergebnisse unserer Experimente wird der Prozess, um die Genehmigung der Regierung für die Anpflanzung und Vermarktung dieser GVO-Bäume in Argentinien zu erhalten, langwierig sein. Seit den frühen 1990er Jahren ist Argentinien ein Pionier in der Verwendung von GVO-Pflanzen, und obwohl die Agrarindustrie diese Technologie angenommen hat, sind die Bürger und die an der Agrarökologie-Bewegung Beteiligten skeptisch geblieben.

Diskussion um GVO in Argentinien

Die argentinischen Aufsichtsbehörden haben Maßnahmen ergriffen – wie z. B. Umwelt- und Humanrisikobewertungen – um die Biosicherheit dieser Produkte zu gewährleisten. In einigen Diskussionen, die wir untereinander und mit dem hoch angesehenen Pflanzenbiotechnologen Dr. Esteban Hopp geführt haben, haben wir jedoch einige Probleme identifiziert. Einerseits sind lokale Entwickler, die zu nationalen Universitäten und öffentlichen Institutionen gehören, nicht mit dem allgemeinen Regulierungsprozess und der für die Genehmigung erforderlichen Zeit vertraut. Darüber hinaus ist die Verwendung von GVO nicht billig, was es für lokale Wissenschaftler und kleine Unternehmen fast unmöglich macht, GVO auf den Markt zu bringen. Nur multinationale Unternehmen aus entwickelten Ländern waren erfolgreich bei der Einführung ihrer GVO in Argentinien für beliebte Nutzpflanzen wie Sojabohnen, Mais und Baumwolle.

Angesichts des potenziellen Nutzens für die Zitrusindustrie in Argentinien fragen wir uns: Kann das System geändert werden, um lokale Technologien zu fördern? Sind die Menschen bereit, gentechnisch veränderte Zitrusfrüchte zu konsumieren, anstatt das Verschwinden der Zitruskultur in unserem Land mitzuerleben? Auch wenn sie lokal sind, sind diese Fragen für andere Länder relevant, die dieselben Prozesse durchlaufen.

Artikel: De Francesco, A., Sendin, LN, Gomez, RL, Reyes, CA (2021). Transgen-basierte Lösungen für das Management von Zitruskrankheiten in Argentinien. Crop Science https://acsess.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/csc2.20530

Agustina ist ein argentinischer Forscher in Pflanzenpathologie, ehemaliger Postdoktorand an der University of California Riverside (UCR) und der La Plata National University. Sie studiert Management und Erkennung von Pflanzenkrankheiten, hauptsächlich mit Schwerpunkt auf Zitrusfrüchten. Derzeit arbeitet sie mit dem California Food and Agriculture Enterprise (CAFÉ) an der UCR an nachhaltiger Landwirtschaft und Kreislaufwirtschaft. Verfolgen Sie ihre Arbeit weiter Twitter oder ihre persönliche Website .