Hop Latent Viroid – Eine Pandemie unter Cannabis und Hopfen

In den letzten Jahren hat eine unsichtbare Bedrohung, die sich leise und unaufhaltsam ausbreitet, die Welt der Cannabiskulturen und Hopfenanbauflächen heimgesucht: das Hop Latent Viroid, zu Deutsch „latenter Hopfenviroid“. Diese winzige, aber verheerende Krankheit hat sich still und heimlich in den Pflanzenbeständen verbreitet und enorme wirtschaftliche Schäden, sowie ernsthafte ökologische Bedenken ausgelöst. Das Hop Latent Viroid (HLVd) hat sich zu einer wahren Pandemie unter Cannabispflanzen und Hopfen entwickelt und seine Auswirkungen sind weitreichend. Aus diesem Grund haben einige Forscher das Viroid als „COVID der Cannabiswelt“ bezeichnet.
In diesem Artikel werden wir das Hop Latent Viroid genauer unter die Lupe nehmen, seine verheerenden Auswirkungen auf Pflanzen analysieren und Möglichkeiten zur Prävention und Bekämpfung dieses unsichtbaren Feindes untersuchen.

Was ist das Hop Latent Viroid?

Das latente Hopfen-Viroid (HLV, HLVd oder HpLVd) ist ein ringförmiges RNA-Molekül, also noch einfacher strukturiert und wesentlich kleiner als ein richtiges Virus. Genau wie ein Virus infiziert es Pflanzen und vermehrt sich in ihnen, indem es die befallenen Zellen zwingt, Kopien von sich herzustellen. Wie der Name vermuten lässt, wurde das Hop Latent Viroid in den sechziger Jahren zunächst in Hopfenkulturen entdeckt. Spätestens seit 2012 wurde es jedoch auch in der nahe verwandten Gattung Cannabis nachgewiesen[1].
In der freien Natur verbreitet sich HpLVd hauptsächlich durch pflanzenfressende Insekten, wie Blattläuse[2], die durch ihre Bisse Wunden verursachen, durch die das Viroid eindringen kann. In Pflanzenkulturen verbreitet es sich vor allem durch unsaubere Schnittwerkzeuge, beziehungsweise durch Stecklingsvermehrung von infizierten Mutterpflanzen[3]. Zudem findet sich der Erreger auch in den Samen der Pflanzen, laut Studien jedoch mit einer deutlich geringeren Prävalenz[2][5]. Hierzu ist jedoch weitere Forschung notwendig, denn eine Studie von 2024 beobachtete eine Übertragungsrate von 58 – 84% durch Samen[14].
Das Pathogen kann lange Zeit, bis zu mehrere Jahre schlummernd (latent) in einer Pflanze verweilen ohne sie direkt zu töten oder sichtbare Symptome auszulösen[4][14]. Mit steigendem Alter erhöht sich die Menge an vorhandenem Krankheitserreger, da die Immunabwehr bei älteren Pflanzen verringert ist. Erfährt die Pflanze dann Stress aus der Umwelt, zeigt sich die Krankheit mit all ihren Auswirkungen. 

Wie weit ist HLVd verbreitet?

2021 ging ein Schock durch die Welt der Cannabiszüchter. Eine Studie von Dark Heart Nurseries mit einer Analyse von rund 200.000 Gewebeproben ergab, dass rund 90% aller Cannabis-Grows in Kalifornien mit dem Hop Latent Viroid infiziert waren[5][6]. Damit sind laut Schätzungen rund ein Drittel aller Cannabispflanzen in den USA von dem Erreger befallen. Diese beunruhigende Statistik verdeutlicht die Ernsthaftigkeit der Situation und zeigt die unmittelbare Bedrohung für die landwirtschaftliche Industrie.
Leider sind die USA nicht das einzige Land mit diesem Problem. Der Erreger ist weltweit verbreitet und längst zur bedrohlichsten Krankheit von Cannabis avanciert[6]. Bereits 1988 zeigte eine Studie in der Hopfenregion Hallertau in Deutschland Infektionen der Pflanzen mit dem Viroid[7]. 2014 waren laut einer Studie an polnischen Hopfenfeldern, rund 40% der Pflanzen befallen[2]. Nun setzt sich diese unsichtbare Epidemie auch bei der Hanfpflanze unerbittlich fort. In den USA unternehmen Landwirte und Züchter bereits routinemäßig erforderliche Schritte, um die Ausbreitung einzudämmen und ihre Pflanzen zu schützen. Auch in Europa ist es nun von größter Bedeutung, dass Cannabisanbauer bei ihren Aufzuchtpraktiken nachziehen um am wachsenden Cannabismarkt konkurrenzfähig zu bleiben.

Warum ist Hop Latent Viroid so schädlich?

Die Bedrohung durch das Hop Latent Viroid kann verheerende Auswirkungen auf den wirtschaftlichen Anbau von Cannabispflanzen und Hopfen haben. Eine Infektion mit dem Viroid verursacht eine gefährliche Kettenreaktion für das Pflanzenwachstum: Die infizierten Pflanzen werden gezwungen das Viroid zu vermehren und sind so geschwächt und anfälliger für andere Krankheiten[6] sowie Stressfaktoren. Sämtliche Organe der Pflanze sind davon betroffen. Vor allem das verringerte Wurzelwachstum beeinträchtigt die Nährstoffaufnahme, ein geringerer Blattwuchs reduziert die Photosyntheseleistung und behindert somit auch die Herstellung von sekundären Stoffwechselprodukten, wie Cannabinoiden und Terpenen.
Bekannteste Auswirkung der Infektion ist die sogenannte „Dudding-Krankheit„, welche direkt die Qualität und den Ertrag der Ernten beeinflusst. Studien haben gezeigt, dass eine Infektion mit HLVd zu verkümmerten Trichomen führt und den Terpen- sowie den Cannabinoidgehalt der Pflanzen um bis zu 50-70% reduzieren kann[6][8][9][10]. Terpene sind die aromatischen Verbindungen, die den charakteristischen Duft und Geschmack von Pflanzen bestimmen, während Cannabinoide wie THC und CBD für die medizinischen und psychoaktiven Eigenschaften verantwortlich sind. Die Verringerung dieser wichtigen Verbindungen beeinträchtigt nicht nur die Qualität der Pflanzenprodukte, sondern auch die wirtschaftliche Rentabilität der Ernten erheblich. Somit zählt der Hop Latent Viroid zu den größten Bedrohungen für Cannabis Grower und Landwirte, die aus dem Hanf CBD oder andere wertvolle Stoffe gewinnen möchten.

Elektronenmikroskop-Aufnahme von Cannabis Trichomen. Die Trichome links sind durch Infektion mit dem Hop Latent Viroid verkümmert und kleiner. Rechts: gesunde Trichome. Bildquelle: Simon Fraser University, Kanada

Woran erkennt man eine Infektion mit Hop latent viroid?

Eine HLVd-Infektion ist schwer zu erkennen, da sie oft subtile und unspezifische Symptome aufweist. In den allermeisten Fällen sind in den ersten Wochen gar keine äußeren Symptome zu beobachten[14]. Bei stärkerem Befall können jedoch  möglichen Anzeichen auftreten:

• Verändertes Blattwachstum: Dies kann sich in verkümmerten Blättern, unregelmäßiger Blattform oder untypischen Wachstumsmustern manifestieren. Einige Blätter wachsen kleiner oder deformiert.
• spröde Stängel
• Reduziertes Wurzelwachstum: Aus diesem Grund wurzeln Stecklinge, die von infizierten Pflanzen stammen schwieriger[11]. In weiterer Folge führt diese Wachstumshemmung der Wurzeln auch zu verringerter Nährstoffaufnahme.
• Vergilben der Blätter (Chlorose): Ein häufiges Symptom von HLVd-Infektionen ist die Gelbfärbung der Blätter. Dies betrifft oft die jüngsten Blätter, die in der Nähe der Spitzen der Pflanze wachsen.
• verkümmerter Pflanzenwuchs: Die Pflanze ist meist kürzer mit kleineren Blättern und allgemein kleinwüchsig.
• unregelmäßige Blütenbildung: Eine Infektion mit HLVd kann die Entwicklung und Bildung von Blüten beeinträchtigen. Infizierte Pflanzen könnten weniger Blüten tragen, oder kleinere bzw. weniger kräftige Blüten aufweisen als bei gesunden Pflanzen.
• Verlust von Aromen und Aromastoffen: manchmal erkennbar am schwächeren Geruch[12]: Eine HpLVd-Infektion kann zu einem Verlust von aromatischen Verbindungen wie Terpenen führen. Dies kann dazu führen, dass der charakteristische Duft und Geschmack des Hanfs beeinträchtigt wird.

Viele dieser Symptome überschneiden sich mit jenen andere Probleme, wie Nährstoffmangel oder andere Erkrankungen, weshalb selbst erfahrene Grower Schwierigkeiten haben, eine Infektion mit bloßem Auge zu erkennen. Morphologisch gesehen sind infizierte Pflanzen nämlich meist identisch mit gesunden, jedoch insgesamt deutlich kleiner, was sich erst später im Wachstum bemerkbar macht. Um sicherzustellen, dass es sich tatsächlich um eine HLVd-Infektion handelt, ist eine professionelle Diagnose durch einen Labortest unerlässlich. Nur durch spezielle Diagnoseverfahren, wie die hochsensitive Reverse-Transkriptase-Polymerasekettenreaktion (RT-PCR) kann die Anwesenheit von HLVd mit hoher Genauigkeit eindeutig nachgewiesen werden.

Wie schützte ich meine Pflanzen?

Die Prävention ist der Schlüssel, wenn es um den Schutz der Pflanzen vor dem Hop Latent Viroid geht[4][6]. Hier sind einige bewährte Methoden, um das Risiko einer Infektion zu minimieren:

1. Kaufen Sie gesunde Pflanzen: Beginnen Sie mit gesunden Ausgangspflanzen, um das Risiko einer HLVd-Infektion von Anfang an zu minimieren. Wählen Sie zertifizierte Pflanzen, die regelmäßig auf HLVd und andere Krankheiten getestet wurden. Vermeiden Sie den Kauf von Pflanzen aus unsicheren oder unbekannten Quellen, da dies das Risiko einer Infektion erhöhen könnte. Fragen Sie in dem Grow-Shop Ihres Vertrauens nach, ob die Stecklinge, die Sie kaufen möchten von einer getesteten Mutterpflanze stammen.
2. Regelmäßiges Testen: Wissen ist Macht. Nur wenn Sie den Gesundheitszustand ihrer Pflanzen kennen, lässt sich ein Ausbreiten von Krankheitserregern verhindern. Man weiß leider nie, wann man sich einen Erreger in die Grow-Anlage schleppt. Daher ist es ratsam die dortigen Pflanzen regelmäßig auf Krankheiten zu testen. Die optimale Testfrequenz hängt von den individuellen wirtschaftlichen Bedingungen ab. Dennoch bietet sich als allgemeine Richtlinie an, dass professionelle Unternehmen idealerweise eine monatliche Testung ihrer wertvollsten Kultivare durchführen sollten. Je früher eine Infektion erkannt wird, desto besser sind die Chancen, sie erfolgreich zu bekämpfen.
3. Quarantäne und Überwachung: Setzen Sie neue Pflanzen einer vorübergehenden Quarantäne von circa 21 Tagen aus in der Sie sie separat halten[6]. Während dieser Quarantänezeit können Sie die Pflanzen sorgfältig überwachen und testen, um sicherzustellen, dass keine Anzeichen von HpLVd auftreten. Frühzeitige Erkennung ist notwendig zur Eindämmung. Stellen Sie daher sicher, dass die Pflanzen nicht infiziert sind, bevor sie in Ihren Anbau gelangen. Besonders wertvolle Mutterpflanzen sollten getrennt von den restlichen Kultivaren aufgezogen werden.
4. Hygienemaßnahmen: Achten Sie darauf, Ihren Anbaubereich sauber zu halten. Entfernen Sie regelmäßig abgestorbene Pflanzenreste und Unkraut, um potenzielle Brutstätten für Krankheitserreger zu beseitigen. Hop latent viroid ist in getrockneten Blättern bis zu 4 Wochen nachweisbar.
5. Desinfektion von Werkzeugen: Reinigen und desinfizieren Sie Gartenwerkzeuge nach jedem Gebrauch gründlich. Leider reicht hier aufgrund der Hartnäckigkeit des Viroids eine einfache Desinfektion nicht aus. Es hat sich gezeigt, dass das Viroid gegen herkömmliche antibakterielle Reinigungsmittel und Alkohol resistent ist.

Was funktioniert also?

• • Eine Lösung aus 10-20% Bleiche in Wasser kann die Krankheitserreger töten und deren Übertragung  verhindern. Säubern Sie Ihr Werkzeug für mindestens 60 Sekunden, bevor Sie die nächste Pflanze bearbeiten.
  • Ribonuklease, kurz RNAse ist ein Enzym, das speziell den Zweck hat RNA zu zerstören. Da Hop latent viroid zur Gänze aus RNA besteht, kann es mit RNAse vernichtet werden. Dieses Mittel wirkt garantiert, während es den Pflanzen nicht schadet. Nachteil: Hohe Kosten.
  • Erhitzen der Werkzeuge: Mindestens 10 Minuten bei mindestens 160°C
  • Virkon S: Dieses spezielle Desinfektionsmittel gegen Viren und Viroide ist effektiv, wenn es in einer Konzentration von mindestens 2% (20g/L) verwendet wird[13].

6. Vermeiden eines gemeinsamen Wasserkreislaufs : Sollte das Viroid ins Wasser gelangen, kann es sich durch das System verbreiten. Vermeiden Sie daher geschlossene Bewässerungssysteme bei denen mehrere Pflanzen mit demselben Wasser in Berührung kommen.
7. Vermeidung von Stressfaktoren: Halten Sie Ihre Pflanzen gesund, indem Sie Stressfaktoren wie extreme Temperaturen, unzureichende Bewässerung und Nährstoffmangel minimieren. Wird die Pflanze durch Stress geschwächt, kann ihr Immunsystem die Vermehrung des Viroids nicht zurückhalten und die Krankheit kann ausbrechen.

Was tue ich, wenn meine Pflanzen infiziert sind?

Leider können auch die besten Sauberkeitsprotokolle bei der Aufzucht einmal fehlschlagen. Die Entdeckung einer Infektion mit dem Hop Latent Viroid in Ihrer Pflanzenpopulation ist zwar zweifellos eine alarmierende Nachricht, die Schritte, die Sie danach unternehmen, können jedoch einen erheblichen Einfluss auf den Verlauf der Infektion haben. Hier sind einige wichtige Maßnahmen, die Sie ergreifen können:

1. Isolieren und Überwachen: Wenn Sie den Verdacht haben, dass Ihre Pflanzen infiziert sein könnten, isolieren Sie sie sofort von gesunden Pflanzen. Dadurch wird verhindert, dass sich die Infektion weiter ausbreitet. Überwachen Sie die infizierten Pflanzen genau, um festzustellen, wie sich die Infektion entwickelt.
2. Entfernen und Vernichten: Wenn die Infektion einer Pflanze bestätigt ist, ist es ratsam, so schmerzhaft das auch sein kann, die infizierten Pflanzen vorsichtig zu entfernen und zu vernichten. Dies hilft, die Ausbreitung der Infektion auf gesunde Pflanzen zu verhindern.
3. Meristematische Zellkultur: Eine Meristematische Zellkultur ist die einzig bekannte Methode Infizierte Pflanzen zu retten[6]. Das Meristem ist das apikale (obere) Wachstumsgewebe. Es enthält Zellen, die noch nicht vollständig differenziert sind und hat oft noch keine Krankheitserreger aufgenommen. Bei der Kultur von meristematischem Gewebe werden winzige Gewebeteile aus diesem Bereich entnommen und unter sterilen Bedingungen in einem Nährmedium kultiviert. Dieser Teils aufwändige Prozess verlangt ein äußerst sauberes Umfeld und kann von spezialisierten Laboren durchgeführt werden. Auch wenn der Erfolg dieser Methode nie zu 100% garantiert ist, ist es manchmal die einzige Methode ein infiziertes Kultivar zu retten.

Zusammengefasst

Das Hop Latent Viroid ist eine unsichtbare Bedrohung, die sich still und heimlich ausbreitet und eine große Gefahr für Cannabis- und Hopfenplantagen birgt. Die Folgen einer HLVd-Infektion können verheerend sein, von reduzierten Ernteerträgen bis hin zur Beeinträchtigung der Qualität von Cannabis- und Hopfenprodukten. Die Prävention ist der Schlüssel zur Bekämpfung der Krankheit und erfordert das Wissen und die Zusammenarbeit von Landwirten, Gärtnern und Forschern. Durch die Umsetzung bewährter Hygienepraktiken, die Überwachung und frühzeitige Erkennung von Symptomen können Sie dazu beitragen, die Gefahren dieser unsichtbaren Pandemie einzudämmen und die Qualität der Produkte am Cannabismarkt zu sichern.

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Referenzen

1) Ziegler A, Matoušek J, Steger G, Schubert J. 2012. „Complete sequence of a cryptic virus from hemp (Cannabis sativa)“. Arch. Virol. 157, 383-385. DOI: https://doi.org/10.1007/s00705-011-1168-8

2) Ziegler A, Kawka M, Przybyś M, Doroszewska T, Skomra U, Kastirr U, Matoušek J, Schubert, J. (2014). „Detection and molecular analysis of Hop latent virus and Hop latentviroid in hop samples from Poland.“ Journal für Kulturpflanzen, 66(7), 248–254. DOI: https://doi.org/10.5073/JFK.2014.07.04

3) Lavagi I, Matoušek J, Vidalakis G. 2017. „Other Cocadviroids. In Viroids and Satellites“; Elsevier Inc.: Amsterdam, The Netherlands; pp. 275–287. ISBN 978-0-12-801498-1.

4) Fernandez i Marti A, Parungao M, Hollin J, Selmotic B, Farrar G, Seyler T, Anand A, Riaz A. 2023. „A novel, precise and high-throughput technology for viroid detection in cannabis.“ Viruses 30;15(7):1487. DOI: https://doi.org/10.1101/2023.06.05.543818

5) https://mjbizdaily.com/experts-sound-alarm-over-global-spread-of-cannabis-viroid/

6) Adkar-Purushothama CR, Sano T & Perreault JP. 2023. „Hop Latent Viroid: A Hidden Threat to the Cannabis Industry.“ Viruses, 15, DOI: https://doi.org/10.3390/v15030681

7) Puchta H, Ramm K, Sänger HL. 1988. „The molecular structure of hop latent viroid (HLV), a new viroid occurring worldwide in hops.“ Nucleic Acids Res., 16, 4197–4216. DOI: https://doi.org/10.1093%2Fnar%2F16.10.4197

8) Warren J, Mercado J. & Grace D. 2019. „Occurrence of hop latent viroid causing disease in Cannabis sativa in California.“ Plant Disease, 103, 2699-2699. DOI: https://doi.org/10.1094/PDIS-03-19-0530-PDN

9) Bektaş A, Hardwick K, Waterman K. & Kristof J. 2019. „Occurrence of hop latent viroid in Cannabis sativa with symptoms of cannabis stunting disease in California.“ Plant Disease, 103 (10), DOI: https://doi.org/10.1094/PDIS-03-19-0459-PDN

10) https://stratcann.com/insight/the-hop-latent-viroids-warning-shot-to-the-canadian-cannabis-industry/

11) Pethybridge SJ, Hay FS, Barbara DJ, Eastwell KC, Wilson CR. 2008. „Viruses and viroids Infecting hop: Significance, epidemiology, and management.“ Plant Dis. , 92, 324–338. DOI: https://doi.org/10.1094/pdis-92-3-0324

12) https://www.plantcelltechnology.com/blog/everything-you-should-know-about-hop-latent-viroid-hplvd/

13) Li R, Baysal-Gurel F, Abdo Z, Miller SA, Ling KS. 2015. „Evaluation of disinfectants to prevent mechanical transmission of viruses and a viroid in greenhouse tomato production.“ Virol J. , 12, 5. DOI: https://doi.org/10.1186/s12985-014-0237-5

14) Atallah OO, Yassin SH, Verchot J. 2024. „New Insights into Hop Latent Viroid Detection, Infectivity, Host Range, and Transmission.“ Viruses, 16, 30. DOI: https://doi.org/10.3390/v16010030