In Zusammenarbeit mit:
Julius Kühn-Institut, Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen
Zikade vom Schilf wird zum Problem
Eine ursprünglich nur selten vorkommende heimische Zikade breitet sich zunehmend auf hiesigen Feldern aus und überträgt Krankheitserreger, durch die ganze Ernten gefährdet werden. Der Anbau von Saatkartoffeln musste bereits teilweise eingestellt werden. Forschende des Julius-Kühn-Instituts (JKI) arbeiten an nachhaltigen Lösungen, doch viel Zeit bleibt ihnen nicht: Auch andere Acker- und Gemüsesorten zeigen bereits erste Anzeichen eines Befalls.
Zuckerrüben und Kartoffeln sind ein wichtiger Bestandteil unserer Ernährung und die Grundlage für zahlreiche Produkte des täglichen Bedarfs. Doch ihr Anbau in Deutschland läuft seit einigen Jahren alles andere als rund: Im Jahr 2024 waren bundesweit rund 85.000 Hektar Zuckerrüben und 22.000 Hektar Kartoffeln von zwei Krankheitserregern befallen, die zwar für den Menschen unbedenklich sind, aber die Ernten stark belasten. In Hessen wurde der Anbau von Pflanzkartoffeln sogar nahezu komplett eingestellt. Wie sich die Krankheitserreger verbreiten, ist bekannt: durch die Schilf-Glasflügelzikade.
Ursprünglich nur im Schilf vorkommend, breitet sich die Zikade nun zunehmend auf den Ackerflächen Mitteleuropas aus. Begünstigt durch den Klimawandel vermehrt sie sich dort rasant und stellt die Landwirtschaft vor große Probleme. „Die Schilf-Glasflügelzikade ist nicht auf eine bestimmte Pflanzenkultur als Nahrungsquelle angewiesen. Mit jeder neuen Ackerkultur, die sie für sich entdeckt, finden auch die von ihr verbreiteten Krankheitserreger eine neue potenzielle Wirtspflanze“, sagt Prof. Jürgen Gross. Und das kann schnell gehen: Die Schilf-Glasflügelzikade hat erst 2022 den Sprung von der Zuckerrübe zur Kartoffel vollzogen, ihre aktuelle erhebliche Ausbreitung in Kartoffelbeständen vollzog sich also innerhalb weniger Jahre. Neben Zuckerrüben und Kartoffeln sind aktuell weitere 21 Gemüsesorten betroffen. So zeigen unter anderem Karotten, Rote Bete und Zwiebeln erste Krankheitssymptome.
Wie werden die Ernten geschädigt?
Wenn die Zikade einen Acker befällt, sind also weniger Fressschäden an den Pflanzen das Problem, sondern die von ihr übertragenen Erreger. Diese können bei einer Mischinfektion u. a. in der Zuckerrübe zu geringeren Zuckergehalten sowie zu verformten oder weichen Rüben führen. Auch bei Kartoffeln sind weiche Knollen die Folge, insbesondere in trockenen Jahren. Erhöhte Zuckergehalte können bei Speisekartoffeln sowohl die Konsistenz als auch den Geschmack beeinträchtigen. Verarbeitungskartoffeln können aufgrund ihrer hohen Zuckerwerte unter Umständen nicht mehr verarbeitet oder vermarktet werden. Dies wird beispielsweise deutlich, wenn Chips nach dem Frittieren eine ungewollte braune Farbe aufweisen. Das Problem betrifft also nicht nur Ackerbetriebe oder bestimmte Regionen. Es stellt eine Herausforderung für die gesamte Wertschöpfungskette dar – vom Anbau über die Verarbeitung bis hin zur Lebensmittelversorgung.
Auch die Produktion von vorgekeimten Kartoffelknollen zur Ausbringung auf den Äckern ist davon betroffen. Nicht nur hemmen die beiden Krankheitserreger die Keimung; ist eine Infektion vorhanden, darf das Pflanzgut verständlicherweise gar nicht erst in Umlauf gebracht werden.
Wie gelangen die Krankheitserreger in die Pflanzen?
Die Namen der beiden Krankheitserreger gehen alles andere als leicht über die Zunge: Es sind das Bakterium „Candidatus Arsenophonus phytopathogenicus“ sowie das zellwandlose Bakterium „Candidatus Phytoplasma solani“. „Interessant ist, dass der erste Erreger direkt von den Insekten an ihre Nachkommen weitergegeben werden kann, während der zweite erst von bereits infizierten Pflanzen durch die Tiere aufgenommen werden muss, bevor die Tiere weitere Pflanzen damit infizieren können“, erklärt Dr. Sabine Andert. Zusammen mit Prof. Gross gehört sie zu den zahlreichen Forschenden am JKI, die sich mit der Schilf-Glasflügelzikade beschäftigen.
Die erwachsenen Schilf-Glasflügelzikaden fliegen ab Mai in die Kartoffeln ein. Zur Nahrungsaufnahme stechen sie das Phloem an, also das Gewebe, durch das Nährstoffe in der Pflanze transportiert werden. Beim Saugvorgang kommt es zur Übertragung der Erreger in die eine oder andere Richtung. Doch auch die Nachkommen der Zikade sind Teil dieses Prozesses. Die weiblichen Zikaden legen ihre Eier nesterweise im Boden in der Nähe der Kartoffelpflanzen ab. Aus diesen Eiern schlüpfen die Jugendstadien der Zikaden, die sogenannten Nymphen. Diese saugen über mehrere Monate an den unterirdischen Pflanzenteilen, wodurch sie auch Krankheitserreger aufnehmen und weitergeben können.
Eine Evolution im Schnelldurchlauf
Der Einfluss der Krankheitserreger auf unsere Ackerkulturen ist erheblich. Doch auch die Wirtsinsekten selbst werden befallen und verändern sich infolgedessen. Wie der Name „Schilf-Glasflügelzikade“ bereits andeutet, war das Insekt ursprünglich im Schilf beheimatet. Möglicherweise hat diese Zikadenart durch den Befall mit den Krankheitserregern einen „evolutionären Sprung“ gemacht und war dadurch erst in der Lage, andere Wirtspflanzen für sich zu erschließen. „Das ist zumindest eine Hypothese, die wir derzeit untersuchen. Bisher standen uns nicht ausreichend gesunde Zikaden zur Verfügung. Fakt ist, dass einer der beiden Krankheitserreger sehr eng mit symbiontischen Bakterien verwandt ist, die positive Effekte auf Insekten haben“, so Andert.
Es gibt auch weitere Zikadenarten wie die Winden-Glasflügelzikade, die ebenfalls Schäden im Feld verursachen könnten. Im Kartoffelanbau kennt man die Winden-Glasflügelzikade aufgrund der Pflanzenkrankheit „Stolbur“.
Schnelle Lösungen als erste Maßnahmen
Bisher wurden direkt einsetzbare Schutzstrategien hauptsächlich in Zuckerrüben erforscht. Doch diese sind wahrscheinlich gut auf die Kartoffel übertragbar. Eine wichtige Erkenntnis ist, dass eine frühe Pflanzung und Ernte Schäden reduzieren kann. Zum Zeitpunkt des Zikadenfluges ist folglich die Entwicklung der Pflanzen bereits sehr weit fortgeschritten, und eine Infektion kann den Ertrag und die Qualität der Ernte deutlich weniger beeinträchtigen. Daher eignen sich in den Befallsgebieten besonders frühe Sorten für den Anbau.
Zudem wird der Einfluss von Fruchtfolgen auf die Schilf-Glasflügelzikade beobachtet. Wie beeinflussen also die auf dem Acker stehenden Kulturen die Überwinterung und das Schlüpfen der Nachkommen im Folgejahr? Das Weglassen einer Winterkultur nach dem Anbau von Kartoffeln und Zuckerrüben reduziert beispielsweise das Überleben der Nymphen im Boden. Vermutlich kann auch das Pflügen oder eine andere Bodenbearbeitung die Anzahl der Nymphen im Boden verringern. Dies müsste jedoch direkt im Anschluss an die Ernte erfolgen, solange sich die Tiere noch in den oberen Bodenschichten befinden.
Der Einfluss von Zwischenfrüchten wurde bisher kaum untersucht. Erste Ergebnisse deuten jedoch darauf hin, dass Mischungen mit Leguminosen sowie mit Ramtilkraut unbedingt vermieden werden sollten. Der häufig vor Kartoffeln angebaute Ölrettich ist hier dagegen positiver zu beurteilen. Zuletzt waren allerdings auch Dauerkulturen wie Spargel und Rhabarber betroffen, was eine Bekämpfung über die Fruchtfolge an den jeweiligen Standorten ausschließt.
Nachhaltige Lösungen brauchen mehr Zeit
Die ersten Schritte sind also getan, aber das wird nicht ausreichen. Eine vollständige Tilgung der Krankheitserreger aus unseren Ökosystemen ist nicht möglich. Doch die Forschenden des JKI verfolgen gleich mehrere Ansätze, um die Schilf-Glasflügelzikade und den von ihr übertragenen Erreger langfristig einzudämmen: „Zusammen mit Züchtern suchen wir nach Zuckerrüben- und Kartoffelsorten, die weniger anfällig für die Schilf-Glasflügelzikade bzw. den von ihr übertragenen Erregern sind“, erklärt Gross. Ein weiterer Ansatz sind Fangpflanzen, die für die Zikade attraktiv, aber tödlich sind. Es konnte nachgewiesen werden, dass bestimmte Wirkstoffe in Wildkartoffeln gegen verschiedene Käfer und Krankheitserreger wirken. Diese für die Zikade ebenfalls tödlichen Substanzen könnten über die Züchtung von Kulturkartoffeln als Resistenz in neue Sorten integriert werden. Dies kann durch klassische Kreuzung oder mittels der Genschere erfolgen, wobei letztere in Deutschland noch nicht zugelassen ist.
Zudem wird die generelle Wirksamkeit von Insektiziden gegen die Zikade und ihre Nymphen im Labor untersucht, so auch der Einsatz alternativer Pflanzenschutzmittel auf Basis insektenschädigender Pilze. “Im Rahmen eines Forschungsprojekts zum Birnblattsauger wurde ein neuer Pilz entdeckt und wissenschaftlich beschrieben. Erste Untersuchungen zeigen, dass er die Zikade mit hoher Effektivität tötet. Nun arbeiten wir an geeigneten Verfahren, um diesen Pilz für den biologischen Pflanzenschutz nutzbar zu machen“, erläutert Gross.
Ein ganz neuer Ansatz ist die Paarungsstörung mittels Vibrationen: Zikadenweibchen vibrieren, um Männchen anzulocken. Diese antworten ebenfalls per Vibration, bis sich beide zusammenfinden und verpaaren. Kommt ein weiteres Männchen hinzu, „singen” diese gegeneinander, bis eines aufgibt. Anschließend wendet sich der Gewinner dem Weibchen zu. Durch das Abspielen künstlicher Rivalengesänge könnte man die Männchen dazu bringen, bis zur völligen Erschöpfung zu vibrieren, sodass die Weibchen nicht begattet werden und keine Eier legen.
Welche Methoden sich auch als erfolgreich entpuppen werden: Einzelmaßnahmen reichen nicht aus – es braucht abgestimmte Langzeitstrategien über viele Regionen hinweg, damit die Schilf-Glasflügelzikade nicht zum dauerhaften Problem der Landwirtschaft wird.
