Gelbrost des Getreides

Gelbrost oder Streifenrost; rouille jaune (franz.); yellow rust, stripe rust, wheat stripe rust, barley stripe rust (engl.)

Wissenschaftlicher Name: Puccinia striiformis f.sp. tritici (an Weizen), P. striiformis f.sp. hordei (an Gerste)
Synonym: P. glumarum (Schm.) Eriksson et Henning;
Taxonomie: Fungi, Basidiomycota, Pucciniomycetes, Incertae sedis, Pucciniales, Pucciniaceae

Gelbrost (Puccinia striiformis) ist weltweit verbreitet und befällt neben dem Getreide auch zahlreiche Wiesengräser. Innerhalb der Art P. striiformis gibt es zahlreiche physiologische Formen, die morphologisch fast identisch sind, aber unterschiedliche Wirtspflanzen befallen. Die P. striiformis f. sp. tritici lebt als Parasit auf Weizen, die f. sp. hordei auf der Gerste. Diese zwei spezialisierten Formen gehen in der Regel nicht auf andere Gräser über. Umgekehrt können zum Beispiel Gelbrostformen der Wiesenrispe (P. striiformis f. sp. poae) oder von Knaulgras (P. striiformis f. sp. dactylidis) den Weizen oder die Gerste nicht befallen.
Typisch für einen Gelbrostbefall sind streifenförmig angeordnete Rostpusteln auf den Blättern. Die Gefahr eine Epidemie auf Weizen ist dann besonders gross, wenn im Vorjahr viel Ausfallgetreide stehen bleibt, ein milder Winter folgt und von April bis Juni häufig regnerische Witterung herrscht.

A_Puccinia_striiformis B_Puccinia_striiformis C_Puccinia_striiformis D_Puccinia_striiformis E_Puccinia_striiformis F_Puccinia_striiformis G_Puccinia_striiformis H_Puccinia_striiformis

Abb. 1. Gelb- oder Streifenrost (Puccinia striiformis f. sp. tritici) auf Weizenblättern

Schadbild

Die kleinen, gelborangen Uredolager (0.5 bis 1 mm lang und 0.3-0.4 mm breit) wachsen beidseitig auf den Blättern (Abb. 1). Blattscheiden und Halme werden nur selten befallen, die Ähren hingegen häufiger. Anfangs treten Rostpusteln nur vereinzelt auf. Dies kann bereits im Herbst der Fall sein. Das Myzel wächst in der Längsrichtung des Blattes weiter und bildet dauernd neue Lager. Diese sind deshalb linienförmig aneinandergereiht und bilden lange chlorotischen Streifen. Die Streifen füllen den Raum zwischen zwei Blattadern aus und können sich über die ganze Länge des Blattes erstrecken. In frühen Stadien einer Epidemie tritt Gelbrost nesterweise auf (Obst und Paul 1993).
Teleutosporenlager entwickeln sich vorzugsweise an Blattscheiden und Halmen. Sie sind dauernd von der Epidermis bedeckt und bilden lange, feine, braune bis schwarze Striche. Die Teleutolager sind durch bogenförmige Paraphysen in Fächer geteilt.

Pathogen

Die Uredosporen (Abb. 2) sind kugelig oder kurz ellipsoidisch, 14-36 µm lang und 13-23 µm breit (Gäumann, 1959). Die Wand ist farblos, nur 1-1.5 µm dick und mit Stachelwarzen besetzt. Die Uredosporen besitzen 5-14 (meistens 8-10) Keimporen. Der Inhalt ist orangefarben.
Die Teleutosporen sind kurz gestielt, meist mehr oder weniger keulenförmig, oft asymmetrisch, 24-73 µm lang und 13-24 µm breit, am Scheitel abgeflacht oder seitlich in 1-2 stumpfen Fortsetzungen auslaufend (Abb. 3). Sie sind zweizellig, gelegentlich (2-17 %) kommen aber auch einzellige Teleutoporen (Mesosporen) vor. Teleutosporen sind bereits im Herbst keimfähig und behalten ihre Keimfähigkeit bis weit in den folgenden Frühsommer hinein bei (Gäumann, 1959).

Uredosporen der Puccinia striiformis f.sp. tritici
Abb. 2. Uredosporen der Puccinia striiformis f. sp. tritici, Verursacher des Gelb- oder Streifenrosts an Getreide

Teleutosporen der Puccinia striiformis f.sp. tritici
Abb. 3. Teleutosporen der Puccinia striiformis f.sp. tritici, Verursacher des Gelb- oder Streifenrosts an Getreide

Lebenszyklus

Gelbrost, ein obligater Parasit, vermag in unserem Klima als dikaryotisches Myzel in den Blättern des Getreides zu überwintern. Im Sommer und Herbst bildet er auf der Wirtspflanze (z. Bsp. Weizen oder Gerste) massenweise Uredosporen (Abb. 2). Die Uredosporen dringen über die Spaltöffnungen in das Blattgewebe ein. Von dort wächst das Myzel zwischen den Zellen und bildet Haustorien in lebende Pflanzenzellen.
Je nach Temperatur werden zwei bis vier Wochen nach der Infektion Uredolager mit Uredosporen gebildet. Im Gegensatz zu allen anderen Getreiderostarten breitet sich das Myzel im Blatt entlang der Blattadern aus und bildet zahlreiche Uredosporenlager, die als streifenförmige Pusteln erscheinen. Durch Ausbreitung im Blatt entstehen mehr Pusteln als durch Neuinfektionen. Innerhalb einer Vegetationsperiode können mehrere Infektionszyklen stattfinden. Die Uredosporen werden durch den Wind verbreitet, auch über grosse Distanzen.
Die Überwinterung des Gelbrosts erfolgt als Uredospore oder Myzel in Ausfall- oder Wintergetreide.
Der Gelbrost des Getreides bildet auch Teleutosporen. Diese sind sofort keimfähig, sind aber wahrscheinlich in der Schweiz bedeutungslos, da bis heute noch nie Aecidien auf dem vermuteten Zwischenwirt Berberis sp. (Jin et al. 2010) beobachtet wurden. Jin et al. konnten 2010 erstmals nachweisen, dass verschiedene Arten der Gattung Berberis (B. chinensis, B. holstii, B. korreana und B. vulgaris) Zwischenwirte der P. striiformis f. sp. poae und f. sp. tritici sind.

Epidemiologie

Gelbrost wird im Allgemeinen als eine Rostart angeschaut, die eher in Gegenden mit feucht-kühlem Klima vorkommt (Hassebrauck, 1965). Je nach forma specialis liegt die optimale Keimtemperatur zwischen 6 und 24 °C. Der Pilz überlebt Temperaturen unter dem Gefrierpunkt, bei tiefen Temperaturen ist aber die Latenzperiode (Zeit zwischen Inokulation und Bildung neuer Uredosporen) länger. Hohe Temperaturen, trockenes und sonniges Wetter sind für den Gelbrost nicht förderlich, es werden keine Uredosporen mehr gebildet und der Rostpilz kann sogar absterben. Die Latenzperiode variiert je nach Klima, Resistenz des Wirtes und Virulenz des Pathogens zwischen 3 und 12 Wochen (Rapilly, 1979).
Die Uredosporen des Gelbrostes können über weite Distanzen verbreitet werden, trotzdem vermutet Rapilly (1979), dass die Krankheit eher endemisch vorkommt. Sie werden lokal verbreitet durch den Aufprall von Regentropfen oder durch Windböen.

Wirtsspektrum

Gäumann (1959) zählt über 100 Pflanzenarten zu den Wirtspflanzen des Gelbrosts. Neben den wichtigsten Getreidearten gehören auch Futtergräser wie Italienisches Raigras (Lolium multiflorum), Englisches Raigras (L. perenne), Wiesenrispe (Poa pratensis) und Knaulgras (Dactylis glomerata) zu den Wirtspflanzen.
Gelbrost ist nach Gäumann (1959) eine Formart, in der man bis zur Abklärung des Wirtswechsels sämtliche bedeckten Grasroste mit gelborangefarbenen Uredolagern unterbringt, vor allem dann, wenn die Uredolager in Streifen auftreten und auch die Ähren befallen werden.
Innerhalb dieser Formart gibt es zahlreiche physiologische Formen, die morphologisch fast identisch sind, aber unterschiedliche Wirtspflanzen befallen. Diese wurden von Manners (1960) auf Grund von kleinen morphologischen Unterschieden in Varietäten kategorisiert. Viel üblicher war allerdings die Einteilung in formae speciales (f. sp.) (Eriksson, 1894; Tollenaar, 1967). Die wichtigsten sind (siehe auch Wellings 2011):

  • P. striiformis f. sp. tritici Eriks. & Henn.: Hauptwirt Weizen
  • P. striiformis f. sp. hordei Eriks. & Henn.: Hauptwirt Gerste
  • P. striiformis f. sp. secale Eriksson: Hauptwirt Roggen
  • P. striiformis f. sp. dactylidis Tollenaar: Hauptwirt Knaulgras
  • P. striiformis f. sp. poae Tollenaar & Houston: Hauptwirt Wiesenrispe

Innerhalb der formae speciales gibt es zudem physiologische Rassen, die nur einzelne Sorten einer bestimmten Art befallen können.
In Europa parasitieren die Gelbrostrassen des Getreides nur selten auch die Wiesengräser (Hassebrauck, 1965; Manners, 1960). In Oregon und Kalifornien (USA) wächst hingegen die f. sp. tritici während des Sommers auf Wildgräsern, um dann im Herbst auf den Winterweizen zu wechseln (Schaner and Powelson, 1973; Tollenaar, 1967).

Resistenzgene und Gelbrostrassen

Weizensorten unterscheiden sich in der Anfälligkeit gegenüber Gelbrost. Sie tragen ein oder mehrere Resistenzgene. Diese können von bestimmten Gelbrostrassen überwunden werden (= Rostrasse ist virulent), was zu einer Infektion und zur Bildung von Uredosporen führt. Pflanzen die Resistenzgene enthalten, welche von dieser bestimmten Rasse nicht überwunden werden können (= Rostrasse ist avirulent), bleiben gesund.
Bisher wurden verschiedene Gelbrostresistenzgene (Yr) mit jeweils mehreren Allelen identifiziert. Die meisten dieser Gene bewirken eine Resistenz gegen spezifische Gelbrostrassen. Solche rassenspezifische Resistenzen (auch vertikale oder qualitative Resistenz genannt) führen in der Regel zu einer Hypersensitivitätsreaktion, was zum raschen Tod der befallenen Pflanzenzellen führt.
Die Pflanzenzüchtung versucht, möglichst breit wirksame Resistenzgene in einer Weizensorte zu vereinen, um diese gegen möglichst viele Rostrassen dauerhaft resistent zu machen. Die Resistenzzüchtung erleidet aber immer wieder Rückschläge, da neue Rostrassen entstehen oder neue Rassen in ein vorher nicht besiedeltes Gebiet einwandern können.
Beispiele für das Auftreten neuer Gelbrostrassen, die regional oder weltweit Epidemien verursachten, wurden verschiedentlich dokumentiert. In den 70iger Jahren verursachte ein Gelbroststamm, der Weizen mit dem Resistenzgen Yr2 befallen konnte, grosse Verluste. In den 90iger Jahren verbreitete sich eine Rasse, die Weizen mit dem Resistenzgen Yr9 infizieren konnte. Jüngstes Beispiel ist eine Gelbrostrasse, welche Yr27 überwindet und sich in Nord- und Westafrika sowie im Mittleren Osten epidemisch verbreitet.

Vorbeugende Bekämpfungsmassnahmen

  • Eine Stoppelbearbeitung und die Beseitigung von Ausfallgetreide vor dem Auflaufen der Herbstsaaten haben eine gute vorbeugende Wirkung.
  • Die Verwendung von resistenten Sorten ist die beste Massnahme, einen Befall des Weizens durch den Gelbrost zu verhindern (Hiltbrunner et al. 2011).
  • In einer Region sollen Sorten mit verschiedenen Resistenzgenen angebaut werden.
  • Häni et al. (2008) empfehlen eine Kontrolle des Gelbrostbefalls ab dem Ein-Knoten Stadium (Stadium 31) und Beginn Blüte (Stadium 61). Bei der Feldkontrolle werden in regelmässigen Abständen in der Diagonale des Feldes an 20 Stellen je 2 Halme abgeschnitten und die drei obersten Blätter untersucht (20 x 2 x 3 = 120 Blätter). Als Bekämpfungsschwelle wird ein Befall von 3-5 % der untersuchten Blätter angegeben.

Literatur

Eriksson J, 1894. On the specialization of parasitism by cereal rust fungi. Ber. Deut. Bot. Ges. 12: 292-331.

Gäumann E, 1959. Beiträge zur Kryptogamenflora der Schweiz (Band XII): Die Rostpilze Mitteleuropas, Büchler und Co. 1407 S.

Häni FJ, Popow G, Reinhard H, Schwarz A, Voegeli U, 2008. Pflanzenschutz im nachhaltigen Ackerbau. Edition LMZ, 7. Auflage. 466 S.

Hassebrauck K, 1965. Nomenklatur, geographische Verbreitung und Wirtsbereich des Gelbrostes, Puccinia striiformis Wet. – Mitt. Biol. Bundesanstalt Land und Forstwirtschaft. Berlin-Dahlem 116: 75 S.

Hiltbrunner J, Anders M, Levy Häner L, Collaud J-F, Schwärzel R, Bertossa M, Stoll P, Weisflog T, Scheuner S, Zürcher J, Chassot A, 2012. Liste der empfohlenen Getreidesorten für die Ernte 2013, 3 (6) Beilage.

Jin Y, Szabo LJ, Carson M, 2010. Century-old mystery of Puccinia striiformis Life History solved with the identification of Berberis as an alternate host. Phytopathology 100: 432-435.

Manners JG, 1960. Puccinia striiformis Westend. var. dactylidis var. nov. Transactions of the British Mycological Society, Vol. 43 (1): 65-68.

Obst A, Paul V, 1993. Krankheiten und Schädlinge des Getreides. Verlag Th. Mann: 184 S.

Rapilly F, 1979. Yellow rust epidemiology. Ann. Rev. Phytopathology 17: 59-73.

Tollenaar H, 1967. A comparison of Puccinia striiformis f. sp. poae on bluegrass with f.sp. tritici and f. sp. dactylidis. Phytopathology 57: 418-420.

Schaner G, Powelson RL, 1973. The oversummering and dispersal of inoculum of Puccinia striiformis in Oregon. Phytopathology 63: 13-17.

Wellings CR, 2011. Global status of stripe rust: a review of historical and current threats. Euphytica 179: 129-141.