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Durch den Klimawandel eingeschleppte Schaderreger gefährden den Obst- und Weinbau in Deutschland zusehends. Fraunhofer-Forschende suchen gemeinsam mit Partnern nach Wegen, befallene Reben, Aprikosen-, Apfel- und Birnbäume frühzeitig zu erkennen, damit zeitnah geeignete Gegenmaßnahmen ergriffen werden können. Ein mobiles Labor, der PhenoTruck®, hilft bei der schnellen und sicheren Identifizierung der Schadorganismen direkt vor Ort. Dort werden bei der Analyse der Krankheitssymptome Methoden des Maschinellen Lernens, drohnengestützte Multispektralsensorik, Hyperspektralsensorik und molekularbiologische Tests intelligent in einer hochmobilen Plattform, dem PhenoTruck®, kombiniert.
Einige Schädlinge und Krankheiten sind für Pflanzen und Bäume so gefährlich, dass ihre Verbreitung sofort unterbunden werden muss. Handelt es sich um Quarantäne-schaderreger, die große Schäden in der Land- oder Forstwirtschaft verursachen, ist der Befall meldepflichtig, denn es besteht die Gefahr, dass die Schadorganismen in neue Gebiete einwandern. Um den Krankheitsbefall festzustellen, nimmt geschultes Personal eine visuelle Bonitur vor, bei der jeder Baum und jede Pflanze einzeln untersucht werden. Diese Feldbegehungen durch Pflanzenschutzdienste sind zeit- und personalaufwendig, zumal Verdachtsproben zur Bestätigung in ein molekularbiologisches Labor geschickt werden müssen. Diesen langwierigen Prozess haben Forschende des Fraunhofer-Instituts für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF und des Fraunhofer-Instituts für Biomedizinische Technik IBMT gemeinsam mit der RLP AgroScience GmbH im Projekt PhenoTruckAI (siehe unten) nun erheblich beschleunigt. Mit einem mobilen Labor, dem PhenoTruck®, soll die Identifizierung der Quarantäneschaderreger dorthin gebracht werden, wo sie gebraucht wird: vor Ort zu den Landwirtinnen und Landwirten.
»Durch den Klimawandel und den globalen Handel und Austausch gelangen immer wieder gefährliche gebietsfremde Pflanzenschädlinge nach Deutschland. Quarantäne-schaderreger stellen besonders für den Obst- und Weinbau eine große Gefahr dar«, weiß Bonito Thielert, Wissenschaftler am Fraunhofer IFF. »Daher validieren wir die Erkennung von Schaderregern am Beispiel von Phytoplasmosen im Obst- und Weinbau mittels des PhenoTruck®, einem im Projekt entwickelten geländegängigen Laborfahrzeug mit spezieller Ausstattung zur Krankheitsüberwachung an Pflanzen.« Erste Tests und Messkampagnen haben die Projektpartner in Weinanbaugebieten in Rheinland-Pfalz und Italien durchgeführt.
Im Fokus stehen die Quarantänekrankheiten Flavescence dorée (FD), Palatinate Grapevine Yellows (PGY) und die Schwarzholzkrankheit (Bois noir, BN), die Weinreben befallen. Mit dem mobilen Labor sind die Forschenden jedoch auch in der Lage, zum Beispiel die weit verbreiteten Krankheiten Apfeltriebsucht und Birnenverfall zu untersuchen, die zu kompletten Ernteausfällen befallener Obstbäume führen können.
Innovative Frühdiagnostik direkt vor Ort
Um die Krankheitssymptome frühzeitig zu entdecken, vereinen die Projektpartner ver-schiedene Technologien: Der Partner RLP AgroScience GmbH brachte seine Agrar-Fachexpertise ins Projekt ein und übernahm die molekularbiologischen Analysen. Das Fraunhofer IFF stellte seine Expertisen für KI-optimiertes Monitoring und Hyperspektralanalysen dem Projekt zur Verfügung. Die Konzeption und Entwicklung sowie die Integration und Realisierung der mobilen PhenoTruck®-Plattform lag in der Verantwortung des Fraunhofer IBMT.
Zunächst erfolgt das großflächige Monitoring automatisiert mithilfe von Flugdrohnen, die mit Multispektralsensoren ausgestattet sind. Mit den Multispektralaufnahmen lassen sich große Anbauflächen erfassen. Zudem werden befallene Gebiete mithilfe einer eigens entwickelten Bonitur-App dokumentiert. Symptomatische Blätter werden anschließend im PhenoTruck® mit Hyperspektralkameras analysiert, die verdächtige Blätterverfärbungen schnell erkennen und lokalisieren. Thielert: »Phytoplasmosen zeigen sich durch eine verfrühte Verfärbung von Blättern. Weist eine Pflanze bei einer Blatt-probe im Labor Symptome auf, so zeigt sich dies in bestimmten Wellenlängenberei-chen mit der Hyperspektralanalyse deutlicher und reproduzierbarer als durch wahrnehmbare Farbveränderungen.«
KI – Schlüsseltechnologie zur Analyse der Krankheitssymptome
Im nächsten Schritt ermöglichen es Verfahren der Künstlichen Intelligenz (KI), die aufgenommenen Daten schnell und sicher zu analysieren. »Unsere KI-Modelle erkennen zu einem hohen Prozentsatz (95 bis 99 Prozent), ob eine Phytoplasmose vorliegt. Eine Besonderheit ist die Fähigkeit unserer KI, Datensätze automatisiert durchlaufen zu lassen.« Darüber hinaus haben die Forschenden die KI-Modelle darauf trainiert, zwischen den relevanten Rebphytoplasmosen zu unterscheiden: zwischen Flavescence dorée (FD), der Schwarzholzkrankheit (Bois noir, BN) und dem Palatinate Grapevine Yellows (PGY). Dies ist insofern wichtig, als BN und PGY nicht so gefährlich sind wie FD, da sie sich im Gegensatz zu FD nicht epidemisch ausbreiten, also nicht von Rebe zu Rebe übertragen werden. Obwohl die Symptome der Krankheiten sehr ähnlich sind und oft verwechselt werden können, haben BN und PGY aufgrund ihrer langsameren und begrenzteren Ausbreitung ein geringeres Schadenspotenzial. Die Phytoplasmosen konnten mit einer Genauigkeit von 80 Prozent unterschieden werden.
Mit der Hyperspektralanalyse findet die Vorselektierung statt. Verdachtsproben wer-den zum Verifizieren gleich vor Ort molekularbiologisch im Labor des PhenoTruck® untersucht – denn Phytoplasmosen bei Wein und Obst sind mit absoluter Sicherheit nur molekular zu identifizieren. Ein eigens für das mobile Labor entwickelter Schnelltest (LAMP) ist bereits nach einer Stunde abgeschlossen und somit etwas schneller als eine PCR-Analyse. Künftig soll der PhenoTruck® mit seinen breit gefächerten Einsatzmöglichkeiten als Forschungs- und Entwicklungsplattform genutzt werden.
Projekt PhenoTruckAI
Mobiles Labor zur schnellen und sicheren Identifizierung von Quarantäneschaderregern in der Landwirtschaft
Projektlaufzeit:
September 2021 bis September 2025
Projekt- und Kooperationspartner:
• RLP AgroScience GmbH, jetzt DLR Rheinland-Pfalz (Projektkoordination, visuelle und molekulare Pathogendiagnostik)
• Fraunhofer IBMT (Realisierung des PhenoTruck®)
• Fraunhofer IFF (KI-basierter Analyse und Auswertung von Hyperspektraldaten, Drohnenauswertung und Entwicklung einer Bonitur-App)
Fördergeldgeber:
Bundesministerium für Landwirtschaft, Ernährung und Heimat
Projektträger:
Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung
https://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2026/januar-2026/phenotr...
Durch den Klimawandel eingeschleppte Schaderreger gefährden den Weinbau in Deutschland.
Copyright: © Fraunhofer IFF
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten
Biologie, Ernährung / Gesundheit / Pflege, Informationstechnik, Maschinenbau, Tier / Land / Forst
überregional
Forschungsprojekte, Kooperationen
Deutsch
Durch den Klimawandel eingeschleppte Schaderreger gefährden den Weinbau in Deutschland.
Copyright: © Fraunhofer IFF
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