Fachartikel Pflanzenschutz

Neuartige Krankheiten und Schädlinge im globalen Sojaanbau

Ein Artikel von Edith Kaiser | 06.11.2023 - 13:35

Den Anfang machte Tom Allen (Mississippi State University, USA). Er sprach über Taproot decline (TRD, lässt sich übersetzen als „Niedergang/Rückgang der Pfahlwurzel“). Diese Krankheit wird durch Xylaria necrophora verursacht und ist eine neue Bedrohung für die rentable Sojaproduktion im Süden der Vereinigten Staaten. Im Jahr 2007 wurde in Arkansas, Louisiana und Mississippi erstmals die neue Wurzelkrankheit der Sojabohne beobachtet. Nachdem die Krankheit zuerst unter verschiedenen Namen bekannt war, entschied sich die Forscher-Gruppe, die sich mit der Krankheit befasste, für die Bezeichnung Taproot decline (TRD) und ordnete den verursachenden Organismus zunächst der Gattung Xylaria zu (aufgrund der Morphologie der Kolonien und der Bildung von Pilzstrukturen in Kulturen und im Freiland). In den meisten Fällen wurden auf Sojabohnenfeldern in der Nähe von abgestorbenen Pflanzen „dead man’s fingers“ (Fruchtkörper von Pilzen, die aussehen wie Finger) beobachtet, die häufig von Pilzen der Gattung Xylaria produziert werden.

Seitdem wurde in immer mehr Bezirken und Gemeinden infiziertes Pflanzenmaterial gefunden. Außerdem meldeten Alabama, Georgia, Missouri und Tennessee Beobachtungen von TRD. Die wichtigsten Symptome im Zusammen­hang mit TRD sind leichte bis schwere interventrikuläre Chlorosen, abhängig vom Wachstumsstadium der Sojabohne. Eines der wichtigsten diagnostischen Merkmale um TRD von anderen Wurzelkrankheiten die ebenfalls Chlorosen hervorrufen, zu unterscheiden, ist die Beobachtung der geschädigten/reduzierten Pfahlwurzel. Wurzeln von mit TRD befallenen Pflanzen sind im Allgemeinen brüchig und mit schwarzem Stroma bedeckt, das oft sowohl an der Pfahlwurzel als auch an den infizierten Seitenwurzeln beobachtet werden kann. In ersten Forschungsarbeiten wurde der Erreger aus Pflanzenmaterial isoliert, die Pathogenität bei Versuchen im Glashaus bestätigt und anschließend der Erreger als Xylaria necrophora identifiziert. Seit den ersten Beobachtungen hat die Forschung darauf abgezielt, die potenziellen Ertragseinbußen im Zusammenhang mit der Krankheit zu ermitteln und die Faktoren für die Verbreitung der Krankheit im mittleren Süden der USA zu bestimmen. Diverse Forschungsprojekte werden in der gesamten Region fortgesetzt, um festzustellen, ob kommerzielle Sorten resistent gegen den Pilz sind, wie Fungiziden optimal angewendet werden (Beizung oder in die Furche) und wie hoch die durchschnittlichen Ertragseinbußen dieser Krankheit einzuschätzen sind.

Jenny Koebernick (Auburn University, USA) berichtete von ihren Bemühungen, herauszufinden, welche Sojabohnensorten gegen die Krankheit Target spot (Corynespora cassiicola) resistent sind, und weshalb. Im Laufe von aufwendigen Untersuchungen (Genome wide association study, GWAS, RNA-Sequenzierungen etc.) konnten Stellen im Genom gefunden werden, die signifikant mit Abwehrmechanismen gegen den Pilz, der angeborenen Immunantwort oder mit den betroffenen Kommunikationswegen in Verbindung stehen. Die Ergebnisse dieser Studie werden dazu beitragen, die Entwicklung molekularer Marker für die Züchtung von Target spot-resistenten Sorten zu ermöglichen.

Michael McCarville von BASF, USA, sprach darüber, wie pflanzenparasitäre Nematoden in den USA auch an Sojabohnen große Schäden verursachen. Die wichtigsten sind die Sojazystennematoden (Heterodera Glycines), die Läsionsnematoden (Pratylenchus brachyurus), die Wurzelknotennematoden (Meloidogyne incognita und M. javanica) und die Reniformen Nematoden (Rotylenchulus reniformis). Pflanzenschützer und Züchter haben viel Zeit und Ressourcen aufgewendet, um native Resistenzgene gegen diese Nematoden in Sojasorten einzukreuzen. Resistente Sorten wurden zu einem Eckpfeiler eines wirksamen Nematodenmanagements bei Sojabohne. Leider gibt es bei Sojabohnen nach wie vor Probleme mit Nematoden, die auf mehrere Faktoren zurückzuführen sind, darunter Mangel an nativen Resistenzgenen für alle Schädlingsarten (Wurzelläsionsnematode) und die Überwindung der Resistenz (Sojazystennematode). Die BASF hat die erste transgene Eigenschaft entwickelt, die sowohl Läsions- als auch Sojazystennematoden kontrolliert. Ziel der Forschung ist es, einen wirksamen und dauerhaften Schutz gegen Nematoden an Sojabohnen in den USA zu bieten.

Bahram Samanfar (Agriculture and Agri-Food, Carleton University, Ottawa, Canada) berichtete über eine Methode zur Gewinnung neuer Resistenzquellen in Sojabohne gegen Sojazystennematoden (SCN, Heterodera glycines Ichinohe), der in vielen Regionen der Welt den Sojaanbau bedroht und Ernteverluste von bis zu 80% verursacht. Wenn der Schädling erst einmal im Boden ist, ist eine Ausrottung fast unmöglich. Derzeit werden nur Sorten mit zwei resistenten Genen in großem Umfang auf SCN-befallenen Feldern kultiviert: rhg1 und rhg4. Darum haben SCN-Populationen begonnen, den Resistenzmechanismus zu überwinden. Es wäre daher wünschenswert, neue Resistenzgene zu identifizieren. Mit hochmodernen Verfahren wurde das gesamte Sojabohnen- und SCN-Proteom nach Proteinen durchsucht, die mit den bereits bekannten Resistenzproteinen rhg1 und rhg4 interagieren. Dabei ergaben sich 56 Gene als mögliche Kandidaten, über vier davon wurde kürzlich publiziert, einer mit SCN-Resistenz, drei mit Resistenz gegen andere Pathogene. Eine weitere Untersuchung der Gene erfolgt derzeit mittels RNA-Sequenzierung. Ziel ist es, Marker zu entwickeln, die in Zuchtprogrammen bei der Entwicklung neuer resistenter Sorten gegen SCN helfen.

Juliana Bleckwedel (landwirtschaftliche Versuchssation Obispo Colombres, Argentienien) sprach über die biologische Kontrolle von Sclerotinia sclerotiorum auf der Sojabohne in Catamerca, Argentinien. Die Stängelfäule die von Sclerotinia sclerotiorum verursacht wird, stellt in Argentinien eine wichtige Sojabohnen-Krankheit dar, auf deren Kosten Ernteverluste von bis zu 55 % gehen.

Dieser bodenbürtige Pilz befällt zahlreiche Pflanzen und überlebt in Form von Sklerotien im Boden. Ziel der Studie war es, verschiedene biologische Produkte zu bewerten, die die Lebensfähigkeit von S. sclerotiorum reduzieren. Insgesamt wurden fünf Behandlungen in einem Feldversuch in Los Altos, Provinz Catamarca, Argentinien während der Saison 2020/2021 durchgeführt und bewertet. Die Studie umfasste eine unbehandelte Kontrolle und vier biologische Produkte auf Basis von Trichoderma koningiopsis, Trichoderma harzianum, Bacillus subtilis und einer Mischung aus Bacillus subtilis, Bacillus amyloliquefaciens und Bacillus pumilus.

Nach der Behandlung mit Trichoderma koningiopsis überlebten 19% der Sklerotien, nach einer Behandlung mit Bacillus subtilis waren es 25%, während bei der unbehandelten Kontrolle 99% überlebten. Die Sklerotien wurden von den biologischen Produkten von 69% (Bacillus subtilis) bis 80% (Trichoderma koningiopsis) besiedelt. Diese Ergebnisse zeigen, dass biologische Produkte die Lebensfähigkeit der Sklerotien wirksam reduzieren und somit eine wirksame Strategie zur Verringerung der Auswirkungen von S. sclerotiorum sein können.

Berichte aus den wichtigsten Soja-Erzeugerländern

Neben den Krankheiten und Schädlingen gab es auch Berichte aus den wichtigsten Sojaanbau-Regionen der Welt. Für die USA sprach Brian Diers von der Universität Illinois, USA.

Die Sojabohne ist in den USA eine wichtige Kulturpflanze. Sie steht nach Erträgen und Anbaufläche an zweiter Stelle hinter Mais. In der Anbausaison 2021 wurden auf über 35,3 Millionen Hektar Sojabohnen angebaut, was einen durchschnittlichen Ertrag von 3,5 Tonnen/ha erbrachte. Insgesamt wurden 121 Millionen Tonnen mit einem Wert von 46 Milliarden Dollar produziert. Der Anstieg der Sojabohnenproduktion in den USA während der letzten Jahrzehnte ist weitgehend auf die Steigerung der Erträge zurückzuführen. Von 2003 bis 2022 stiegen die Erträge in den USA mit einer Rate von über 46 kg/ha/Jahr. Diese Rate ist deutlich höher als die im Zeitraum von 1924 bis 2022, die bei 24 kg/ha/Jahr lag. Die Ertragssteigerungen sind hauptsächlich durch Züchtung vorangetrieben worden. Zu den weiteren allgemeinen Trends, die in den USA zu beobachten sind, gehören ein allgemeiner Rückgang der Proteinkonzentration im Samen und ein Anstieg der Ölkonzentration im Laufe der Jahre, da die Züchter auf einen höheren Ertrag selektiert haben. Die US-Sojaproduktion verlagert sich geografisch nach Norden und Westen, wobei sich die Bundesstaaten North und South Dakota zu wichtigen Sojaproduzenten entwickelt haben. Sojabohnen sind nach wie vor weitgehend eine Rohstoffpflanze, obwohl das Interesse an Sorten mit wertsteigernden Merkmalen wie veränderten Fettsäuren und hohem Proteingehalt steigt. Der Großteil, der in den USA produzierten Sojabohnen wird zu Öl gepresst, der Presskuchen wird als Tierfutter genutzt. Sojaöl wird immer mehr auch als Treibstoff verwendet. Ungefähr 95% der Sojabohnenanbaufläche in den USA wird mit GVO-Saatgut bepflanzt. Rund die Hälfte der in den USA produzierten Sojabohnen wird exportiert, ca. die Hälfte davon nach China.

Über den Sojabohnenanbau in Argentinien sprach Rodolfo Rossi, vom Soja-Produzentenverein ACSOJA. Der Bereich der argentinischen Agroindustrie macht 70% des Exports von Argentinien aus, davon ist die Sojabohne mit 42% das wichtigste Produkt. 98% der Anbaufläche wird mit GVO-Saatgut gesät.

Über Soja in Brasilien berichtete Decio Luiz Gazzoni. Seit 2019 produziert Brasilien mehr Soja als die USA und ist somit der größte Sojaproduzent der Welt mit rund 40% Anteil. Brasilien hat seine Produktion seit 2013 verdoppelt, die Anbaufläche stieg um 58%, die Erträge stiegen um 26,6%. Exporte gehen vor allem nach China und in die EU. Brasilianische Wissenschaftler schafften es, die Sojabohne an das tropische Klima anzupassen. Diese Tatsache und technologische Fortschritte waren ausschlaggebend für den Erfolg der brasilianischen Produktion.

Aus China sprach Tianfu Han, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Peking. Die Nachfrage nach Sojabohnen in China ist seit 1996, als China zum Nettoimporteur wurde, aufgrund des wachsenden Bedarfs an Futtermitteln, Lebensmitteln und Speiseöl drastisch gestiegen. 2022 verbrauchte China 113 Millionen Tonnen Sojabohnen, wovon über 85% in die Verarbeitung gingen. 2021/2022 verbrauchte China 68,9 Millionen Tonnen Sojamehl und 16,7 Millionen Tonnen Sojaöl, was 72,4% bzw. 45,6% des Verbrauchs von Eiweißmehl und Pflanzenöl im Land darstellte. Etwa 16 Millionen Tonnen wurden für Lebensmittelzwecke verwendet, wovon Tofu und andere frische Sojalebensmittel etwa 40% ausmachten, während der Anteil für flüssige Sojamilch bei etwa 10% und für Sojamilchpulver bei etwa 20% lag.

In den letzten Jahren wurden erhebliche Anstrengungen unternommen, um die heimische Sojaproduktion in China zu erhöhen, was zu einer Rekordproduktion von 20,3 Millionen Tonnen im Jahr 2022 führte. Der geringe Selbstversorgungsgrad (<18%) und die starke Abhängigkeit von Südamerika (>60%) und den USA (>30%) bleiben jedoch eine große Herausforderung. Im Jahr 2022 importierte China 91,1 Millionen Tonnen Sojabohnen (fast 60% der gesamten weltweiten Ausfuhren). Es wird prognostiziert, dass der Sojabohnenverbrauch in China bis zum Jahr 2030 weiter steigen wird, und zwar um etwa 40 Millionen Tonnen gegenüber 2022.