Phytophthora phyllosphaerae sp. nov., a novel oomycete species associated with orchid black rot

In den feuchten, überfüllten Gewächshäusern, in denen Orchideen gezüchtet werden, schlägt oft ein stiller Feind zu. Diese wunderschönen Blumen sind anfällig für eine Gruppe mikroskopisch kleiner Organismen, die als Oomyceten bezeichnet werden. Obwohl sie wie Pilze aussehen, sind sie tatsächlich enger mit Algen verwandt. Unter ihnen ist eine Gattung namens Phytophthora besonders berüchtigt dafür, die „Schwarzfäule“ zu verursachen, eine Krankheit, die Blätter und Stängel in weiche, dunkle, verrottende Massen verwandelt. Da sich diese Organismen unter feuchten Bedingungen leicht ausbreiten und einander sehr ähnlich sehen können, ist die genaue Identifizierung der Art, die eine Ernte angreift, schwierig. Dies ist von Bedeutung, da verschiedene Arten unterschiedliche Behandlungen erfordern können, und ohne die Kenntnis des spezifischen Übeltäters könnten Erzeuger Zeit und Geld mit unwirksamen Lösungen verschwenden. Seit Jahren erkennen Wissenschaftler mehrere Arten, die diese Fäule verursachen, aber die vollständige Liste der Angreifer bleibt unvollständig, wobei viele wahrscheinlich direkt vor den Augen der Welt in den riesigen Orchideenpopulationen verborgen liegen.

Einem Forschungsteam in Thailand ist es kürzlich gelungen, einen dieser verborgenen Angreifer aufzudecken, indem es eine brandneue Phytophthora-Art beschrieb, die es Phytophthora phyllosphaerae nannte. Die Entdeckung begann, als Wissenschaftler kranke Vanda-Orchideen in einer Gärtnerei in der Provinz Nakhon Pathom sammelten. Die Pflanzen zeigten die klassischen Anzeichen der Schwarzfäule: wassergesättigte Flecken, die schnell braun und schwarz wurden und schließlich dazu führten, dass die Blätter abfielen. Durch die sorgfältige Isolierung des Organismus vom Rand des gesunden und des erkrankten Gewebes erhielt das Team zwei reine Kulturen, die sie als V19 und V20 bezeichneten. Um zu verstehen, was sie gefunden hatten, verließen sie sich nicht allein darauf, wie der Organismus unter dem Mikroskop aussah. Stattdessen analysierten sie den genetischen Code des Pathogens über sechs verschiedene Abschnitte seiner DNA hinweg. Diese genetische Karte ordnete den neuen Organismus eindeutig einer spezifischen Familiengruppe namens Klade 7 zu, die auch andere Pflanzenpathogene umfasst, zeigte jedoch, dass V19 und V20 verschieden genug waren, um als eine völlig separate Art betrachtet zu werden.

Die Forscher züchteten den neuen Organismus dann im Labor, um zu sehen, wie er sich verhält. Sie fanden heraus, dass er am besten auf Roggenkorn und V8-Saft-Agar gedeiht und bei Temperaturen zwischen 25 und 30 Grad Celsius schnell wächst. Als sie versuchten, den Organismus zur Produktion seiner Fortpflanzungsstrukturen, bekannt als Sporangien, zu zwingen, wandten sie einen speziellen Trick an: das Platzieren gesunder Orchideenblätter in einem nicht-sterilen Bodenextrakt. Unter diesen Bedingungen produzierte der Organismus längliche, ovale Säcke, die keine kleine Kappe oder Papille am Ende hatten. Diese Säcke blieben auch nach ihrer Reife am Stiel befestigt, ein Merkmal, das hilft, sie von anderen ähnlichen Arten zu unterscheiden. Das Team maß diese Strukturen sorgfältig und stellte fest, dass die Säcke eines Isolats etwas länger und schmaler waren als die des anderen, aber beide waren länglicher als die seiner nächsten bekannten Verwandten. Trotz ihrer besten Bemühungen konnten die Wissenschaftler keine Anzeichen für geschlechtliche Fortpflanzung finden, was bedeutet, dass sie nicht bestimmen konnten, wie sich der Organismus paart oder ob er einen spezifischen Partner benötigt, um sich fortzupflanzen.

Um zu sehen, wie gefährlich dieser neue Erreger ist, testete das Team ihn an verschiedenen Arten von Orchideen und an verschiedenen Teilen der Pflanzen. Sie fanden heraus, dass die Krankheit nicht alle Orchideen auf die gleiche Weise betrifft. Als sie die Blätter von Vanda- und Cattleya-Orchideen inokulierten, entwickelten die Pflanzen die vertrauten Symptome der Schwarzfäule. Als sie jedoch die Blätter von Dendrobium-Orchideen testeten, geschah nichts; diese Blätter blieben gesund. Die Blüten erzählten eine andere Geschichte: Cattleya-Blüten wurden braun und Dendrobium-Blüten welkten, aber Vanda-Blüten zeigten keinerlei Anzeichen von Krankheit. Dies deutet darauf hin, dass der neue Erreger wählerisch ist, welche Teile welcher Pflanzen er infizieren kann, ein Detail, das für Erzeuger entscheidend ist, die versuchen, ihre spezifischen Kulturen zu schützen.

Schließlich testeten die Forscher Wege, um die Krankheit zu stoppen. Im Labor setzten sie den neuen Erreger einem gängigen chemischen Fungizid namens Dimethomorph aus, und es stoppte das Wachstum des Organismus vollständig. Sie testeten auch mehrere Stämme nützlicher Bakterien, speziell Bacillus und Streptomyces. Die Bacillus-Bakterien waren recht effektiv und reduzierten das Wachstum des Pathogens um die Hälfte, während die Streptomyces-Bakterien eine viel schwächere Wirkung hatten und das Wachstum nur um etwa ein Fünftel reduzierten. Als sie diese Tests in ein Gewächshaus umstellten, hielten die Ergebnisse stand. Pflanzen, die mit dem Bacillus-Produkt oder dem chemischen Fungizid behandelt wurden, entwickelten wesentlich kleinere Läsionen als die unbehandelten Pflanzen. Interessanterweise schien es effektiver zu sein, die bakterielle Behandlung sowohl vor als auch nach der Infektion anzuwenden, als sie erst nach Beginn der Krankheit anzuwenden. Diese neue Spezies, Phytophthora phyllosphaerae, fügt dem Puzzle der Orchideenkrankheiten ein wichtiges Stück hinzu, indem sie Wissenschaftlern und Erzeugern ein klareres Ziel für die Identifizierung und ein besseres Verständnis dafür gibt, wie sie die Bedrohung bewältigen können.