Der Cannabisanbau hat in den letzten zehn Jahren ein erhebliches Wachstum erfahren. Mit der Reifung der Branche sind jedoch verschiedene Herausforderungen verbunden. Eine davon ist die Bedrohung durch Krankheiten, die von Krankheitserregern wie dem Hopfen-Latent-Viroid (HLVd) verursacht werden.

Laut einer aktuellen Studie ist HLVd die zerstörerischste Cannabiskrankheit in Cannabisanbaugebieten und führt zu erheblichen Ertrags- und Qualitätsverlusten. Da die Anbauer bestrebt sind, erstklassiges Cannabis zu produzieren, ist das Verständnis und der Umgang mit den Auswirkungen von HLVd von größter Bedeutung. Das White Paper Wednesday dieser Woche befasst sich mit den Feinheiten von HLVd, seinen Übertragungswegen, Nachweismethoden und effektiven Managementstrategien und bietet Anbaubetrieben, die die schädlichen Auswirkungen abmildern wollen, wichtige Erkenntnisse.

Was ist HLVd?

Hopfenlatentviroid (HLVd) ist ein kleines infektiöses RNA-Molekül, das Hopfenpflanzen (Humulus lupulus) befällt, die vor allem für die Bierherstellung angebaut werden. Es gehört zur Familie der Avsunviroidae und gilt als Viroid, d. h. als Krankheitserreger, der ausschließlich aus einem zirkulären, einzelsträngigen RNA-Molekül ohne Proteinhülle besteht.

HLVd wurde erstmals in den 1970er Jahren identifiziert und ist seitdem in Hopfenanbaugebieten auf der ganzen Welt zu finden. Es ist bekannt, dass es mehrere Symptome und Krankheiten verursacht, die unter dem Begriff Hopfenkrankheit und latente Viroidkrankheit zusammengefasst werden. Das Viroid kann Hopfenpflanzen infizieren, ohne erkennbare Symptome zu verursachen, was zu latenten Infektionen führt. Unter bestimmten Bedingungen, wie z. B. Stress oder Koinfektion mit anderen Krankheitserregern, kann das Viroid jedoch aktiv werden und zur Entwicklung einer Krankheit führen.

Zu den Symptomen der latenten Viroidkrankheit des Hopfens gehören Wachstumsverzögerungen, Ertragsminderungen, schlechte Blütenqualität, Blattverfärbungen und Absterben oder schnelles Absterben der Pflanzen.

Die Auswirkungen auf den Cannabisanbau

Die aufstrebende Cannabisbranche, die für ihre schnelle Entwicklung und Innovation bekannt ist, wurde durch die Verbreitung von HLVd erheblich beeinträchtigt. Eine kürzlich von Tumi durchgeführte Umfrage brachte eine beunruhigende Zahl ans Licht: 73 % der Cannabisanbaubetriebe weltweit sind von diesem Viroid betroffen. Schockierenderweise liegt die durchschnittliche HpLVd-Infektionsrate in den Vereinigten Staaten bei 30 %, wobei in Ländern wie Kalifornien bis zu 90 % der Anbaubetriebe positiv auf HpLVd getestet wurden. Dies ist eine beängstigende Statistik für eine Branche, die sich noch in ihren Anfangsjahren befindet.

Aus finanzieller Sicht sind die Folgen gravierend. Die Prävalenzrate von 73 % führt zu jährlichen Verlusten in Höhe von schätzungsweise 4 Mrd. USD, die sich aus verringerten Ernteerträgen und den Kosten für die Erkennung, das Management und die Ausrottung des Viroids in den Anbauanlagen ergeben. Die Auswirkungen von HpLVd auf die Cannabisblüte können den Cannabinoidgehalt um 30 bis 50 % verringern, was diese Verluste noch verschlimmert. Infolgedessen produzieren infizierte Pflanzen oft Knospen von minderer Qualität, was den Marktwert der Ernte erheblich schmälern kann.

Auf breiterer Ebene können die Auswirkungen von HLVd das Forschungs- und Innovationstempo in der Cannabisbranche möglicherweise verlangsamen. Da Züchter und Forscher mehr Ressourcen für die Bekämpfung dieses Viroids aufwenden, haben sie möglicherweise weniger Mittel, um in die Entwicklung neuer resistenter Sorten, die Verfeinerung von Anbautechniken oder die Erforschung der unzähligen potenziellen medizinischen Anwendungen von Cannabis zu investieren.

Während HLVd wie eine weitere Herausforderung für Cannabisanbauer erscheinen mag, berühren seine weitreichenden Auswirkungen die finanziellen, operativen, reputationsbezogenen und regulatorischen Facetten der Branche und können ihre Entwicklung für die kommenden Jahre prägen.

HLVd-Übertragung

Die Übertragung von HLVd bei Cannabis kann auf verschiedene Weise erfolgen, aber eines bleibt gleich: Sobald eine Pflanze infiziert ist, kann sich das Viroid systemisch in der gesamten Pflanze ausbreiten und verschiedene Gewebe und Organe infizieren.

Nach Angaben des Cannabis Industry Journal gibt es mehrere Übertragungswege:

Mechanische Übertragung: HLVd wird häufig durch direkten Kontakt mit kontaminiertem Saft übertragen, insbesondere bei Tätigkeiten wie Beschneiden und Manipulation. Auch die Verbreitung durch kontaminiertes Wasser ist dokumentiert. Außerdem gibt es Hinweise darauf, dass Insekten, Samen und Pilze zur Verbreitung von HLVd beitragen.

Saatgut-Übertragung: Es gibt zwar keine veröffentlichten Forschungsergebnisse über die Übertragungsrate von HLVd in Cannabissamen, aber es ist bekannt, dass etwa 8 % der Samen HLVd übertragen. Vorläufige Untersuchungen von TUMI Genomics und EZ-genetics weisen darauf hin, dass die Übertragungsraten in Cannabissamen je nach Sorte und Infektionsgrad der Ausgangspflanzen schwanken können.

Übertragung durch Wasser: Studien haben gezeigt, dass Viroide vor allem in Pflanzenwurzeln konzentriert sind und durch Abfluss in das Wasser gelangen können. Pflanzen, die dieselbe Wasserquelle wie infizierte Pflanzen nutzen, insbesondere in Anlagen wie Wasserkreisläufen oder Überflutungs- und Entwässerungssystemen, könnten für Viroidinfektionen anfällig sein.

Übertragung durch Insekten und andere Vektoren: Es ist zwar noch ungewiss, ob Insekten eine direkte Rolle bei der Übertragung von HLVd spielen, aber es ist bekannt, dass viele Viroide über Insektenvektoren verbreitet werden. Dies deutet auf ein plausibles Risiko hin, dass HLVd auf die gleiche Weise übertragen wird. Darüber hinaus deuten neuere Erkenntnisse darauf hin, dass bestimmte Pilzerreger, darunter Fusarium, bei der Übertragung von Viroiden eine Rolle spielen könnten. Da diese Pilze den Cannabisanbauern Sorgen bereiten, könnte die Kontrolle ihres Vorkommens möglicherweise das Risiko einer latenten Viroidübertragung durch Hopfen verringern.

(Medizinische Genomik, 2023)

Strategien zur Früherkennung

Es wurden mehrere Diagnosemethoden zum Nachweis von HLVd entwickelt:

PCR-Tests (Polymerase-Kettenreaktion): Die PCR ist eine hochempfindliche und genaue Methode zum Nachweis von HLVd in Cannabis. Mit dieser Technik wird das genetische Material des Viroids vervielfältigt, wodurch es leichter zu identifizieren und zu quantifizieren ist. $50-200/Probe

ELISA-Test (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay): ELISA ist ein Test auf Antikörperbasis, der das Vorhandensein von HLVd-Proteinen nachweist. Es handelt sich um eine weit verbreitete Methode zum schnellen Screening großer Probenmengen. $20-150/Probe

Schleifen-vermittelte isotherme Amplifikation (LAMP) Tests: LAMP ist ein molekularbiologisches Verfahren, das DNA oder RNA bei konstanter Temperatur amplifiziert. Es handelt sich um eine schnelle und kostengünstige Methode für den HLVd-Nachweis. $30-$100/Probe

Next-Generation Sequencing (NGS)-Tests: NGS ist eine Hochdurchsatzmethode, mit der das gesamte Genom von HLVd identifiziert und sequenziert werden kann. Sie liefert detaillierte Informationen über den genetischen Aufbau des Viroids und mögliche Mutationen. $100- $1000+/Probe

Visuelle Inspektion: Die visuelle Inspektion ist zwar nicht so zuverlässig wie die oben genannten Methoden, kann aber manchmal Symptome einer HLVd-Infektion aufzeigen, wie z. B. verkümmertes Wachstum, vergilbte Blätter und entstellte Blüten. Für eine genaue Diagnose sollte diese Methode jedoch durch Labortests ergänzt werden.

(Medizinische Genomik, 2023)

HLVd und andere Viroide können nur durch molekulare Tests nachgewiesen werden, bei denen das Vorhandensein von DNA/RNA festgestellt wird. Der PCR-Test gilt häufig als die genaueste und empfindlichste dieser Techniken. Neben der Diagnose kann die PCR auch die Menge des vorhandenen Viroids messen und so fundierte Managemententscheidungen erleichtern. Obwohl alternative molekulare Tests wie LAMP und RPA das Potenzial haben, ebenso empfindlich wie die PCR zu sein, neigen sie dazu, ungenaue Ergebnisse zu liefern, wodurch ihre Zuverlässigkeit beeinträchtigt wird.

Darüber hinaus ist die Auswahl des geeigneten Pflanzengewebes für den HLVd-Nachweis von entscheidender Bedeutung, insbesondere wenn versucht wird, frühe oder wenig intensive Infektionen zu erkennen, bevor sich HLVd in der Pflanze ausbreitet. Das Wurzelgewebe weist in der Regel die höchsten Konzentrationen auf und ist die erste Stelle, die Anzeichen einer Infektion zeigt, aber da die Wurzeln unter der Erde liegen, werden sie oft übersehen. Dies führt zu einer raschen Ausbreitung von HLVd durch gemeinsames Wasser, bis Blätter und oberirdisches Wachstum Symptome zeigen und eine Untersuchung erforderlich machen... was oft zu spät ist.

Verwaltung der HLVd: Bewährte Praktiken zum Befolgen

Eine der Herausforderungen bei HLVd besteht darin, dass es in der Pflanze latent bleiben kann, was bedeutet, dass infizierte Pflanzen möglicherweise über einen längeren Zeitraum keine Symptome zeigen. Diese Latenzzeit macht es schwierig, die Ausbreitung des Viroids zu erkennen und zu kontrollieren. Darüber hinaus kann HLVd vertikal übertragen werden, indem es von infizierten Mutterpflanzen über Samen auf ihre Nachkommen übergeht, was weiter zu seiner Persistenz beiträgt.

(Saldi, 2023)

Was bedeutet das für das Management von HLVd? Es bedeutet, dass die Anbauer einen vielschichtigen Ansatz verfolgen müssen:

Hygiene: Regelmäßiges Sterilisieren von Werkzeugen und Geräten, insbesondere von solchen, die zum Beschneiden oder Trimmen verwendet werden, ist unerlässlich, da HLVd auf Werkzeugen bis zu acht Tage lang infektiös bleiben kann. Die Verwendung einer 10-prozentigen Bleichlösung zum Reinigen von Handschuhen und Werkzeugen kann das Übertragungsrisiko erheblich verringern (Hitze und Alkohol sind bei der Abtötung des Viroids nicht wirksam).

Quarantäne: Die Isolierung neuer Pflanzen oder Stecklinge für eine gewisse Zeit und die genaue Überwachung auf Symptome kann dazu beitragen, die Einschleppung von HLVd in eine Cannabisanbauanlage zu verhindern.

Tests und Überwachung: Regelmäßige Untersuchungen von Pflanzen auf HLVd können bei der Früherkennung und der Durchführung geeigneter Bekämpfungsmaßnahmen helfen.

Pflanzenzüchtung: Derzeit gibt es zwar noch keine HLVd-resistenten Cannabissorten, aber die künftige Forschung könnte in diese Richtung gehen und auf Sorten abzielen, die von Natur aus resistent gegen das Viroid sind.

Persönliche Schutzmaßnahmen: Personen, die mit Pflanzen umgehen, sollten Schutzkleidung und Handschuhe tragen. Da HLVd auf menschlicher Haut etwa drei Stunden und auf Materialien wie Baumwolle und Leder über 24 Stunden infektiös bleiben kann, ist die strikte Einhaltung von Hygienestandards von zentraler Bedeutung.

Es ist erwähnenswert, dass die spezifischen Vorschriften und Richtlinien für den Umgang mit HLVd je nach Region oder Land variieren können. Daher ist es wichtig, dass die Anbauer die örtlichen Landwirtschaftsbehörden oder Experten konsultieren, um aktuelle Informationen und Leitlinien zur Prävention und zum Umgang mit HLVd bei Cannabis zu erhalten.

Blick nach vorn

Die aufstrebende Cannabisbranche ist nicht ohne Herausforderungen. HLVd stellt eine große Hürde für die Erzeuger dar und erfordert umfassende Strategien für die Erkennung und das Management. Wir sind jedoch zuversichtlich, dass die Branche mit fortgesetzter Forschung und der Einhaltung bewährter Praktiken die Auswirkungen des Viroids eindämmen und gesündere, reichhaltigere Erträge für Anbauer überall sicherstellen kann.

Adkar-Purushothama, C. R., Shimmen, T., & Perreault, J. (2023). HoP latent viroid: a hidden threat to the cannabis industry. Viruses, 15(3), 681. https://doi.org/10.3390/v15030681

FAQs - TUMI Genomics. (n.d.). TUMI Genomics. https://tumigenomics.com/faqs

HOP Latent viroid (HPLVD): Was wir wissen - E T H O s. (n.d.). https://www.ethosgenetics.com/resources/hop-latent-viroid-hplvd-what-we-know

Medizinische Genomik. (2023, Juni 16). HoP latent viroid in Cannabis | Medicinal Genomics - Medicinal Genomics. https://medicinalgenomics.com/hop-latent-viroid-in-cannabis/

Lange, T. (2023, Juni 8). 4 Verbreitungsmethoden für Hopfen-Latentviroid: Was jeder Anbauer über diesen "stillen Killer" wissen sollte. Cannabis Business Times. https://www.cannabisbusinesstimes.com/news/hop-latent-viroid-spread-zamir-punja/

Saldi, T., PhD. (2023, Juli 6). HOP Latent Viroid (HLVD) & Pathogendiagnostik: A Comprehensive Overview. Cannabis Industry Journal. https://cannabisindustryjournal.com/feature_article/hop-latent-viroid-hlvd-pathogen-diagnostics-a-comprehensive-overview/