Kartoffeln gehören zu den wichtigsten Lebensmitteln in Deutschland. Nach Angaben des Bundeslandwirtschaftsministeriums werden sie auf rund 300.000 Hektar Fläche angebaut, mit einem durchschnittlichen Ertrag von 44 Tonnen pro Hektar. Der Kartoffelanbau ist jedoch anfällig für Pflanzenkrankheiten, die große wirtschaftliche Schäden verursachen können. Besonders gefährlich ist der meldepflichtige Kartoffelkrebs, hervorgerufen durch den Pilz Synchytrium endobioticum. Ein Forschungsteam der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg hat nun eine Methode entwickelt, den Erreger frühzeitig über seinen Duft zu erkennen. Die Ergebnisse wurden im Fachjournal Journal of Plant Diseases and Protection veröffentlicht.
Der Pilz ist für den Menschen zwar ungefährlich, entzieht den Knollen jedoch sämtliche Nährstoffe und ruft blumenkohlartige Wucherungen hervor. Seine Sporen können in sogenannten Dauersori über Jahrzehnte im Boden überleben, was infizierte Flächen langfristig für den Kartoffelanbau unbrauchbar macht. In den vergangenen Jahren registrierte das Julius-Kühn-Institut, das Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen, erneut Fälle von Kartoffelkrebs in Bayern, Niedersachsen und Baden-Württemberg.
Im Rahmen des Verbundprojekts „SYNergie“ entwickelte die Doktorandin Sarah Vermeeren vom Fachbereich Angewandte Naturwissenschaften der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg eine Methode, die auf der Analyse flüchtiger organischer Verbindungen beruht. Mit Gaschromatographie-Massenspektrometrie und statistischen Auswertungen konnte sie zeigen, dass infizierte und gesunde Knollen ein klar unterscheidbares chemisches Duftprofil aufweisen. In rund 200 Messungen erfasste sie je Probe etwa 7000 Einzelwerte und reduzierte die Daten mithilfe eines maschinellen Lernverfahrens. Das Ergebnis zeigt, dass sieben bestimmte organische Verbindungen gemeinsam ein eindeutiges Kennzeichen für den Befall darstellen. Dies sind 1-Methoxy-3-Methylbutan, 3-Methyl-1-Butanol, 2-Methyl-1-Butanol, 2,3-Butandiol, Prenyl-Ethylether, Styrol und Solavetivon. Damit liegt erstmals eine genaue Beschreibung der charakteristischen Duftmuster des Kartoffelkrebses vor.
Da Synchytrium endobioticum extrem widerstandsfähig ist und weder Hitze noch chemische Behandlung übersteht, gilt die frühe Erkennung als zentral für die Bekämpfung und Eindämmung der Krankheit. Eine schnelle und zerstörungsfreie Diagnosemethode soll künftig verhindern helfen, dass sich der Erreger über Sporen weiterverbreitet.
Das Projekt „SYNergie“ wurde vom Bundesministerium für Landwirtschaft, Ernährung und Heimat gefördert und unter Leitung des Instituts für Sicherheitsforschung der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg durchgeführt. Beteiligt waren außerdem das Julius-Kühn-Institut, die Hochschule Osnabrück und das Unternehmen Inopur. Die Forschenden sehen in der Identifizierung flüchtiger organischer Verbindungen ein großes Potenzial für den Pflanzenschutz und die Quarantäneüberwachung. Perspektivisch könnten ähnliche Verfahren auch bei anderen Nutzpflanzen eingesetzt werden, etwa bei Mais, Ingwer, Kurkuma oder Bohnen.
Die Arbeiten an der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg werden mit dem Projekt „PoC-DiKa“ fortgesetzt, das sich auf vier bakterielle und zwei pilzliche Schaderreger der Kartoffel konzentriert. Es läuft erneut in Kooperation mit dem Julius-Kühn-Institut, der Technischen Universität Braunschweig, der Gemeinschaft zur Förderung von Pflanzeninnovation sowie den Unternehmen Lionex und Airsense Analytics und wird ebenfalls vom Bundesministerium für Landwirtschaft, Ernährung und Heimat gefördert.
Originalpublikation
Vermeeren, S., Witzler, M., Raschke, P., Engelhard, C., Kaul, P.: „Diagnostic volatile organic compounds for potato wart disease: a GC-MS based chemometric approach”. In: Journal of Plant Diseases and Protection 133, 20 (2026)
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