Schlüsselwörter
(Deutsch)
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Feuerbrand, Streptomycin, Erwinia amylovora, Apfel, Birne
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Schlüsselwörter
(Englisch)
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Fire blight, streptomycin, Erwinia amylovora, apple, pear
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Kurzbeschreibung
(Deutsch)
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Feuerbrand, verursacht durch Erwinia amylovora ist die grösste Bedrohung für die nachhaltige Apfel- und Birnenproduktion in der Schweiz. In anderen grossen kernobstproduzierenden Ländern werden seit den späten 50er Jahren routinemässig Antibiotika zur Bekämpfung des Feuerbrands eingesetzt. Die Forschungsarbeit in der Schweiz konzentriert sich weiterhin auf die Entwicklung wirksamer, umweltfreundlicher Alternativen (z.B. biologische Pflanzenschutzmittel). Angesichts der letzten verheerenden Feuerbrandepidemien wurde Streptomycin mit umfassenden Auflagen von 2008 bis 2010 als letzte Notfallmassnahme zum Schutz der kommerziellen Schweizer Apfel-/Birnenproduktion zugelassen.
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Kurzbeschreibung
(Englisch)
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Fire blight caused by Erwinia amylovora is the main threat to sustainable apple and pear production in Switzerland. Other major pome fruit producing countries have routinely used antibiotics for fire blight control since the late 1950s. Swiss research continues to focus on the development of effective, environmentally-friendly alternatives (e.g., biological control). Faced with devastating recent fire blight epidemics, streptomycin was registered with strong restrictions in 2008-2010 as a last resort emergency measure to protect Swiss commercial apple/pear sustainability.
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Projektziele
(Deutsch)
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Da die Ernsthaftigkeit dieses Notfalleinsatzes erkannt wurde, wurde dieses Projekt ins Leben gerufen, um die potenziellen "Nicht-Ziel"-Umweltauswirkungen von Streptomycin bei der Verwendung in der Landwirtschaft zu überwachen. Ziele sind: 1) Aufstellung einer Baseline-Analyse der Antibiotikaresistenz in der Umwelt, 2) Überwachung der potenziellen Entwicklung einer Streptomycin-Resistenz in epiphytischen Pflanzenbakterien, 3) Durchführung intensiver Überwachungen mittels Exaktversuchen in Obstplantagen in denen die Pflanzen über mehrere Jahre Antibiotika ausgesetzt werden. Kulturbasierende und nicht-kulturbasierende molekulare Methoden werden entwickelt und verwendet.
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Projektziele
(Englisch)
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Recognizing the gravity of this emergency use, this research project was initiated to monitor potential non-target environmental impact of streptomycin plant agriculture application. Specific objectives are: 1) to establish a baseline analysis of antibiotic resistance in the environment, 2) monitor potential streptomycin resistance development in plant epiphytic bacteria, 3) conduct intensive monitoring in replicated orchard trials over several years of antibiotic exposure. Culture based and non-culture based molecular methods will be developed and used.
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Umsetzung und Anwendungen
(Deutsch)
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Der beschränkte Notfalleinsatz von Streptomycin ist für einen kurzfristigen Schutz der kommerziellen Schweizer Apfel-/Birnenproduktion wichtig. Die Begleitforschung ist wichtig zur Bestimmung der potenziellen "Nicht-Ziel"-Auswirkungen des Einsatzes von Antibiotika in Obstplantagen hinsichtlich des Problems der Antibiotikaresistenz. Die Ergebnisse dieses Projekts werden unser Verständnis von Umweltreservoiren von Antibiotikaresistenz erweitern und uns bei der Schlussfolgerung unterstützen, ob der eingeschränkte Einsatz zur Bekämpfung des Feuerbrands zur Resistenzentwicklung beiträgt.
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Umsetzung und Anwendungen
(Englisch)
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Restricted, emergency use of streptomycin is critical for the short-term protection of Swiss apple/pear commercial production. Monitoring research is critical to determine potential non-target impact of antibiotic use in orchards on the emerging problem of antibiotic resistance. The results of this project will advance our understanding of environmental reservoirs of antibiotic resistance, and deciding whether limited use against fire blight contributes to resistance development.
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Neue Kenntnisse/Literatur
(Deutsch)
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McManus, P.S., V.O. Stockwell, G.W. Sundin, and A.L. Jones. 2002. Antibiotic use in plant agriculture. Annu. Rev. Phytopathol. 40:443-465.
Rezzonico, F., Stockwell, V.O., and Duffy, B. 2009. Plant agricultural streptomycin formulations do not carry antibiotic resistance genes. Antimicrobial Agents and Chemotherapy 53:3173-3177.
Seveno, N.A., D. Kallifidas, K. Smalla, J.D. van Elsas, J.-M. Collard, A.D. Karagouni, and E.M.H. Wellington. 2002. Occurrence and reservoirs of antibiotic resistance genes in the environment. Rev. Med. Microbiol. 13:15-27.
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Neue Kenntnisse/Literatur
(Englisch)
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McManus, P.S., V.O. Stockwell, G.W. Sundin, and A.L. Jones. 2002. Antibiotic use in plant agriculture. Annu. Rev. Phytopathol. 40:443-465.
Rezzonico, F., Stockwell, V.O., and Duffy, B. 2009. Plant agricultural streptomycin formulations do not carry antibiotic resistance genes. Antimicrobial Agents and Chemotherapy 53:3173-3177.
Seveno, N.A., D. Kallifidas, K. Smalla, J.D. van Elsas, J.-M. Collard, A.D. Karagouni, and E.M.H. Wellington. 2002. Occurrence and reservoirs of antibiotic resistance genes in the environment. Rev. Med. Microbiol. 13:15-27.
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Arbeitsvorgang/Stand der Arbeiten
(Deutsch)
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Ergebnisse aus 2008 ergaben, dass keine Resistenz im Pathogen vorlag. Es zeigte sich jedoch, dass eine natürliche Resistenz gegenüber Streptomycin in Umweltbakterien weit verbreitet ist, egal ob die Pflanzen Streptomycin in Obstplantagen ausgesetzt waren. Streptomycin-Anwendungen hatten keine Auswirkungen auf Boden- oder Pflanzenbakteriengemeinschaften während der Vegetationsperiode der Obstplantagen, welche mit der in der Schweiz maximal zulässigen Dosis von Streptomycin behandelt wurden. Es wurde ausserdem bestätigt, dass Streptomycin-Formulierungen keine Gene zur Antibiotikaresistenz haben, die auf Umweltbakterien oder Bakterien des Humanbereichs übertragen werden könnten.
Ergebnisse aus 2009 haben gezeigt, dass Pathogenpopulationen in der Schweiz immer noch gut auf Streptomycin ansprechen und nach 2 Jahren Einsatz in Obstplantagen keine Resistenz aufgebaut haben. Die weit verbreitete natürliche Resistenz von Umweltbakterien gegenüber Streptomycin wurde belegt. Forschungsversuche wurden in 3 Apfelplantagen durchgeführt, jeweils mit den Varianten i) 3 Strep-tomycinanwendungen während der Blütezeit, ii) 3 Anwendungen eines Biokontrollpräprates und iii) 3 Kontrollbehandlungen mit Wasser. An jedem Standort wurde jedes Verfahren mehrfach wiederholt. Bakterielle DNA aus Blüten, Früchten, Blättern und Boden wurde isoliert, um die Behandlungseffekte auf die Präsenz und Verbreitung von Antibiotikaresistenzgenen zu überprüfen. Methoden für eine quantitative Begleitforschung wurden zur Verwendung in einem weiterführenden Projekt 2010 evaluiert.
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Arbeitsvorgang/Stand der Arbeiten
(Englisch)
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Results from 2008 found that no resistance was present in the pathogen. However, natural resistance to streptomycin was shown to be widespread in environmental bacteria, regardless of exposure to streptomycin use in orchards. Streptomycin applications had no effect on soil or plant bacterial communities throughout the growing season, in orchards sprayed with the maximum rates of streptomycin allowable in Switzerland. Streptomycin formulations were also confirmed to not contain antibiotic resistance genes that could be transferred to environmental or public health bacteria.
Results from 2009 found that pathogen populations in Switzerland are still sensitive to streptomycin and have not developed resistance after use in orchards for 2 years. Widespread natural resistance to streptomycin among environmental bacteria was demonstrated further. Research trials were conducted at 3 apple orchards including streptomycin (3 applications during flowering), biocontrol, and control treatments. Bacterial DNA from flowers, fruit, leaves and soil was isolated to examine treatment effects on presence and prevalence of antibiotic resistance genes. Methods for quantitative monitoring were evaluated for use in a continued project in 2010.
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Kunden/Berichterstattung
(Deutsch)
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Obstbauern, Zulassungsbehörden, Umweltinteressensgruppen, Konsumenten, staatliches Gesundheitswesen, internationale Forschergemeinschaft
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Kunden/Berichterstattung
(Englisch)
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Fruit growers, regulatory authorities, environmental interest groups, pome fruit consumers, public health sector, international researchers
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