Neue Ansätze zur Bekämpfung von Rhizoctonia solani

Rhizoctonia solani Kühn ist einer der wichtigsten bodenbürtigen Pathogene und verantwortlich für Krankheiten an mehr als 500 Wirtspflanzen, darunter sind viele ökonomisch bedeutsame Kulturpflanzen. Zum Beispiel steht für die späte Rübenfäule, verursacht durch R. solani, derzeit keine effiziente Bekämpfungsstrategie zur Verfügung. Obwohl Untersuchungen gezeigt haben, dass antagonistisch wirksame Bakterien und Pilze in der Lage sind, Rhizoctonia wirksam zu bekämpfen, wurden diese Strategien bislang aufgrund unzuverlässiger Ergebnisse insbesondere unter Feldbedingungen nicht in die Praxis überführt. Das Ziel des vorliegenden Projektes besteht darin, auf der Basis bereits evaluierter endophytischer Bakterien und Trichoderma-Isolate eine optimale Mikroorganismen-Kombination zur Unterdrückung des Pathogens an der Zuckerrübe zu selektieren. Der Einsatz verschiedener Biocontrol Agents mit unterschiedlichen Wirkmechanismen und ökologischen Ansprüchen soll die Probleme im Feld minimieren. Weiterhin wollen wir die mikrobiellen Interaktionen in vitro und ad planta sowie den Biokontrolleffekt in Gefäß- und Freilandstudien untersuchen. Hierbei sollen neue molekulare Techniken genutzt werden, um eine optimale Strategie zur biologischen Bekämpfung zu entwickeln.

Rhizoctonia solani Kühn ist einer der wichtigsten bodenbürtigen Schaderreger und verantwortlich für Pflanzenkrankheiten und damit verbundenen Ernteverluste an mehr als 500 Wirtspflanzen weltweit. Ein Beispiel hierfür ist die späte Rübenfaule, für die derzeit keine Pflanzenschutzstrategie existiert. Innerhalb des Projekts entwickelten wir einen mikrobiellen Cocktail, der auf Mikoorganismen mit antagonistischen Eigenschaften gegenüber Rhizoctonia basiert, um den Schaderreger an der Zuckerrübe zu bekämpfen. Der Cocktail enthält sowohl Pilz- als auch Bakterienisolate, die von anderen Wirtspflanzen oder alternativen Bioressourcen isoliert wurden: Trichoderma velutinum G1/8 von Rhizoctonia-Sklerotien, Pseudomonas fluorescens L13-6-12 von der Kartoffelknolle und Serratia plymuthica 3Re4-18 aus der Endosphäre der Kartoffel. Nur Pseudomonas trivialis RE*1-1-14 wurde aus der Zuckerrübe isoliert. Die Selektion beruht auf in vitro und ad planta Aktivität, die in Feld- und Gewächshausversuchen beurteilt wurde. Hierbei kamen auch neue molekulare und mikroskopische Techniken zum Einsatz. Mit Hilfe der konfokalen Laserscanning-Mikroskopie wurde erstmals die Besiedlung verschiedener, markierter Stämme untersucht und hierbei festgestellt, dass alle einen endophytischen Lebensstil haben. Das bedeutet, dass sie die gleiche ökologische Nische wie das Pathogen besiedeln und dabei allerdings nicht morphologisch interagieren. Biokontrollstämme, deren Wirkung auf unterschiedlichen Mechanismen beruht, sorgen für eine sichere Wirkung im Feld. Eine andere Hürde stellen Formulierung und Registrierung von Biokontrollstämmen dar. Wir entwickelten deshalb eine neue Formulierungstechnik, bei der die antagonistischen Mikroorganismen in Alginatkugeln eingebettet werden, wo sie sich etablieren und lange Zeit überleben können. In dieser Formulierung können sie in die industrielle Zuckerrüben- Pelletierung eingearbeitet werden. Letzteres ist eine wichtige Voraussetzung für eine großtechnische Anwendung. Weiterhin wurden potenzielle Risiken unserer Biokontrollstämme untersucht: keiner zeigte ein Potenzial gegen Eukaryoten (in einem eigens dafür entwickelten Caenorhabditis elegans Assay getestet) oder einen negativen Einfluss auf natürliche Mikroorganismenpopulationen. Die entwickelte Strategie zum biologischen Pflanzenschutz wurde patentiert und kann angewendet werden, um die Zuckerrübe nachhaltig und umweltfreundlich gegen Rhizoctonia solani zu schützten. Obwohl sie vorrangig für die Zuckerrübe entwickelt wurde, kann sie auch als Modell auf andere Rhizoctonia-Wirtspflanzen übertragen werden.