Globale Ausbreitung des Echten Mehltaus durch Migration und Handel

Die weltweite Verbreitung eines der wichtigsten Getreidepathogene ist das Ergebnis menschlicher Aktivitäten. Forschende der Universität Zürich haben die Geschichte und Ausbreitung des Weizenmehltaus entlang der Weizenhandelsrouten verfolgt und festgestellt, dass die Vermischung genetischer Vorfahren verwandter Mehltauarten eine zentrale Rolle bei der Evolution und Anpassung des Erregers spielte.

Weizen ist eines der wichtigsten Grundnahrungsmittel der Welt – seine Bedeutung für die globale Ernährungssicherung wurde zuletzt durch den kriegsbedingten Wegfall der Getreideexporte aus der Ukraine in den Fokus gerückt. Eine häufigere Bedrohung für Nutzpflanzen sind Pilzkrankheiten, die zu wirtschaftlichen Verlusten und Hungersnöten führen können. Einer der zerstörerischsten Krankheitserreger ist Echter Mehltau, ein Pilz, der die Ernteerträge drastisch reduziert.

Landwirtschaftliches Wettrüsten

Um einem Befall vorzubeugen, werden derzeit enorme Summen in die Züchtung mehltauresistenter Getreidesorten investiert. Um die Nutzpflanze zu infizieren, muss der Erreger optimal zu seinem Wirt passen – bei resistenten Sorten kann der Pilz nicht angreifen. Echter Mehltau passt sich jedoch ständig und schnell an neue Wirte an. Um die Krankheit langfristig unter Kontrolle halten zu können, ist ein besseres Verständnis des Erregers für die Wissenschaft unabdingbar. Hier sind historische Daten entscheidend: Echter Mehltau ist so alt wie Weizen selbst, aber bisher war nicht bekannt, wie er sich weltweit auf verschiedene Getreidearten ausbreiten konnte.

Ein moderner Weltenbummler

Einem Forscherteam um Thomas Wicker und Beat Keller vom Universitären Forschungsschwerpunkt (UFSP) Evolution in Aktion der Universität Zürich ist es nun gelungen, das Erfolgsgeheimnis des Weizenmehltaus zu lüften. Dazu verglichen sie die genetische Zusammensetzung von 172 Echten Mehltau-Stämmen aus 13 Ländern auf fünf Kontinenten. „Mit unseren Analysen konnten wir nachweisen, dass der Mehltau erstmals vor rund 10.000 Jahren im Nahen Osten auftrat, der auch die Wiege der Landwirtschaft und des modernen Weizens ist“, erklärt Alexandros Georgios Sotiropoulos, Ph.D. Kandidat am Institut für Pflanzen- und Mikrobiologie. „In der Stein- und Bronzezeit breitete sich die Landwirtschaft nach Europa und Asien aus. Der Erreger wurde auch durch menschliche Migration und Handel in diese neuen Regionen verbreitet. Vor rund 300 Jahren brachten europäische Siedler den Echten Mehltau zusammen mit Weizen nach Nord- und Südamerika.“

Anpassung durch schnelle Evolution

Die Daten bestätigten, was zuvor vermutet wurde: Mit der Einführung des Weizens in immer mehr Teile der Erde wurde der Echte Mehltau mitgebracht und dabei gekreuzt, dh er vermischte sich genetisch mit einheimischen Echten Mehltauarten und bildete bessere Hybriden an lokale landwirtschaftliche Umgebungen angepasst. „Dies scheint die Ursache für die schnelle Entwicklung der Pathogenität des Echten Mehltaus zu sein“, erklärt Kentaro Shimizu, Co-Direktor des UFSP. „Ein besonders deutliches Beispiel dafür sind die vielen amerikanischen Weizensorten, die in den vergangenen 120 Jahren zur Kreuzung mit traditionellem ostasiatischem Weizen nach Japan gebracht wurden. Der Echte Mehltau aus den USA, der ebenfalls importiert wurde, kreuzte sich mit den dort ansässigen Japanern Mehltaustämme und die resultierenden Hybriden griffen erfolgreich neu gezüchtete Weizensorten an.“

Um die Ausbreitung des Echten Mehltaus zu untersuchen, verwendeten die Forscher theoretische Analysen, die ursprünglich zur Untersuchung der Evolutionsgeschichte der Menschheit erstellt wurden. „Unsere Studie zeigt einmal mehr, dass die Zusammenarbeit akademischer Disziplinen und der Einsatz unkonventioneller Methoden zur Erforschung komplexer Themen große Potenziale und Implikationen für die moderne Pflanzenzüchtung bietet“, sagt Kentaro Shimizu.

Die Studie wurde veröffentlicht in Naturkommunikation.