Aggressive Pilzkrankheit: Wie Gen-Forschung die Banane rettet

Die Banane ist bedroht, zumindest so wie wir sie kennen. TR4, eine extrem aggressive Variante der Pilzerkrankung Panama Disease verbreitet sich von Südostasien aus immer weiter. 2019 hat sie auch die großen Anbaugebiete in Lateinamerika erreicht. Als genetisch uniforme Klone haben Kulturbananen dem Erreger wenig entgegenzusetzen. Weltweit wird deshalb daran gearbeitet, die Banane zu retten - auch mit Gentechnik und neuen Verfahren wie der Gen-Schere CRISPR/Cas. Durchaus erfolgreich: Nachdem geeignete Gene in Wildbananen gefunden waren, gelang es, damit resistente Kulturbananen zu züchten. Im Februar 2024 gab die australische Regierung eine gentechnisch veränderte Bananen für Anbau und als Lebensmittel frei.

Mit einem jährlichen Pro-Kopf-Verbrauch von zwölf Kilogramm sind Bananen nach Äpfeln das beliebteste Obst der Deutschen. Sie sind einfach und bequem zu verzehren, weil die Früchte der Kulturbananen keine störenden Samen haben. Das liegt daran, dass die männlichen Blüten der Bananenpflanzen steril sind und die weiblichen Blüten Früchte bilden, ohne vorher befruchtet worden zu sein (Parthenokarpie).

Vermehrt werden Bananenpflanzen vegetativ, das heißt, neue Pflanzen entstehen aus jungen Trieben. Kulturbananen sind also genetisch identische Klone, die weltweit angebaut werden. Das macht sie besonders anfällig für Krankheiten und deren schnelle Verbreitung.

Wie verletzlich der im Wesentlichen auf eine Kultursorte beschränkte Plantagenanbau ist, hat sich schon einmal gezeigt. In den 1950/60er Jahren wurde die damals hauptsächlich für den Export angebaute Bananensorte Gros Michel durch die Pilzerkrankung Panama Disease (Tropical Race 1, TR1) nahezu vollständig vernichtet.

Auslöser für Panama Disease ist der Pilz Fusarium oxysporum f. sp. cubense, ein Bodenpilz, der die Bananenpflanzen über die Wurzeln angreift. Der Transport von Wasser und Nährstoffen wird unterbunden, die Pflanzen verwelken und sterben ab. Im Gegensatz zu anderen Pilzkrankheiten ist eine Bekämpfung mit chemischen Mitteln (Fungizide) nicht möglich. Und da die Sporen Jahrzehnte im Boden überdauern, können einmal befallene Flächen nicht mehr für den Bananenanbau genutzt werden.

Damals wurde der Anbau mit Gros Michel eingestellt und stattdessen die TR1-resistente Cavendish kultiviert. Doch eine dauerhafte Lösung war das offenbar nicht.

Eine neue, extrem virulente Variante des Erregers (TR4, Tropical Race 4) greift nun auch die Cavendish-Banane an. TR4 wurde erstmals vor etwa 25 Jahren in Taiwan gefunden. Seitdem breitet sich der Erreger in Südostasien aus und vernichtet dort ganze Plantagen. Er erreichte bereits Pakistan, den Nahen Osten, das afrikanische Mozambik, Australien und die Türkei. 2019 wurde TR4 erstmals im südamerikanischen Kolumbien nachgewiesen, 2021 in Peru. 80 Prozent der Exportbananen kommen von den großen Bananenplantagen Süd- und Mittelamerikas.

Schon Anfang 2014 warnte die Food and Agriculture Organization (FAO) der Vereinten Nationen vor TR4 als eine weltweite Bedrohung des Bananenanbaus. Nicht nur die für den Export bestimmten Kulturbananen sind betroffen, auch viele lokale Sorten und Kochbananen, die etwa in Ostafrika ein Grundnahrungsmittel sind.

Resistent durch Gene aus Wildbanane

Weltweit werden große Anstrengungen unternommen, um die Banane zu retten. An der Universität Wageningen (NL) wird seit Jahren mit Hochdruck daran gearbeitet, natürliche Resistenzen in Wildbananen zu finden. Aus aller Welt werden Bananenmuster nach Wageningen geschickt, um sie auf TR4-Anfälligkeit testen zu lassen. Unter diesen Mustern wurden einige gefunden, die vollständig resistent sind. Es gibt also natürliche Resistenzen in den genetischen Ressourcen der Banane.

Ein Team der Universität Wageningen konnte in Zusammenarbeit mit einem indonesischen Forschungsteam den genetischen Hintergrund für die Resistenz der Bananensorte Musa acuminata, eines Vorfahren der Cavendish-Banane, aufklären. Diese Banane ist resistent sowohl gegen TR1 als auch TR4. Die verantwortlichen Gene wurden daraufhin im Detail untersucht. Ein internationales Wissenschaftlerteam konnte inzwischen einen molekularen Marker für die benötigte TR4-Resistenz entwickeln. Mit solchen genetischen Indikatoren kann der Züchtungsprozess deutlich beschleunigt werden.

Bananenzüchtung ist allerdings eine schwierige Aufgabe. Da Kulturbananen vegetativ vermehrt werden und komplexe Vererbungsmuster haben, lassen sie sich nicht einfach mit resistenten Wildbananen kreuzen ohne die gewohnten Eigenschaften wie Aussehen und Geschmack zu verlieren. Deshalb werden auch gentechnische Verfahren eingesetzt, um bestimmte Resistenz-Gene in Kulturbananen einzuführen.

Schon 2012 fand das Wageninger Team eine Wild-Bananenart, die eine weitgehende Resistenz gegen TR4 aufwies. Das entsprechende Gen (RGA2) wurde an der Universität Queensland, Australien, in die Kulturbanane Cavendish übertragen und auf Böden, die mit dem Erreger infiziert waren, im Freiland getestet. Eine der gentechnisch veränderten Cavendish-Linien erwies sich über die mehrere Versuchsjahre als komplett resistent, drei weitere gv-Linien als weitgehend resistent.

Das Forscherteam entwickelte aus der resistenten Linie die Bananensorte QCAV-4 und reichte 2023 einen Zulassungsantrag bei den zuständigen Behördern in Australien ein. Die australische Regierung gab im Februar 2024 die gv-Banane für die kommerzielle Produktion frei. Dem müssen nun noch die Minister der australischen Bundesstaaten zustimmen. Eine Vermarktung ist in Australien derzeit nicht geplant. Die Zulassung dient in erster Linie als Backup für eventuelle zukünftige Notfälle, falls TR4 den Großteil der kommerziellen Plantagen befallen sollte. Oder andere Ansätze für TR4-resistente Kulturbananen nicht zum Erfolg führen.

Das Resistenz-Gen RGA2 kommt auch natürlicherweise in der Cavendish-Banane vor, ist aber dort nicht mehr aktiv. In einem weiteren Ansatz wollen die Forscher und Forscherinnen versuchen, das Gen mit Hilfe der Gen-Schere CRISPR/Cas zu reaktivieren. Diese Forschung an TR4-resistenten Bananen der „nächsten Generation“ wird seit 2021 von dem in den USA ansässigen internationalen Unternehmen Fresh Del Monte mitfinanziert. Mit den neuen Verfahren des Genome Editings könnte es auch gelingen, das Abwehrsystem der Bananenpflanzen so zu verändern, dass der Pilz die Pflanze gar nicht erst befallen kann.

Neben dem vorrangigen Ziel, resistente Bananen zu entwickeln, wird ein ganzes Bündel von Maßnahmen verfolgt, um kurzfristig die weitere Verbreitung von TR4 zu verhindern und die Bananenproduktion aufrecht zu erhalten. Dazu gehören Strategien wie den Pilz genauestens zu erforschen, um die Krankheit schnell zu erkennen und die Sporen im Boden zu reduzieren, vor allem aber für geeignete Quarantänemaßnahmen zu sorgen. Denn der Pilz wird vor allem durch den Menschen verschleppt.

In Zukunft wird es auch darum gehen, die immense Vielfalt an wilden Bananen zu nutzen, um mehr Diversität bei der Kulturbanane zu erreichen. Viele Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen plädieren für eine größere Sortenvielfalt auf dem Feld und im Supermarkt, um eine widerstandsfähige und nachhaltige Bananenproduktion sicher zu stellen.