Pilze als Pflanzenschutzmittel

Pilze für den Pflanzenschutz und fürs Düngen

Wir kennen sie aus dem Garten, aus feuchten Kellern oder auch aus dem Kühlschrank: Schimmelpilze sind fast überall zu finden. Ihr Erfolg liegt an ihrer unglaublichen Vielseitigkeit. Je nach den äußeren Bedingungen können Schimmelpilze ganz unterschiedliche Überlebensstrategien einschlagen, und manche dieser möglichen Pilz-Lebensformen können sehr nützlich für Pflanzen sein. Pilze können Pflanzen vor Krankheiten schützen und gleichzeitig ihr Wachstum fördern. Genetische Studien an der TU Wien zeigen, dass Pilze als umweltfreundliche Pflanzenschutz- und Düngemittel eingesetzt werden können. Die Forschungsergebnisse wurden nun in einem Artikel für das Fachjournal „Nature Reviews Microbiology“ zusammengefasst.

Meister der Vielseitigkeit

Schimmelpilze können im Inneren von Pflanzen genauso wachsen wie auf Baumrinde – oder sogar auf anderen Pilzen. Durch bloßes Hinsehen lässt sich kaum erkennen, welchen Pilz man vor sich hat: Das Aussehen einer Pilz-Spezies kann je nach Lebensstil völlig unterschiedlich sein, außerdem können Schimmelpilze verschiedene Entwicklungsstadien durchlaufen – ähnlich wie Raupe und Schmetterling. „Nur mit genetischen Analysen lässt sich herausfinden, welcher Pilz zu welcher Spezies gehört – und wozu die einzelnen Spezies fähig sind“, erklärt Irina Druzhinina vom Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und technische Biowissenschaften der TU Wien.

Die genetische Trickkiste

Das Genom von drei besonders wichtigen Pilzarten der Gattung Trichoderma ist bereits vollständig sequenziert. Mit Hilfe von Computeranalysen lässt sich nun untersuchen, wie die Pilze evolutionsbiologisch voneinander abstammen und wo die Besonderheiten und Stärken der einzelnen Schimmelpilz-Arten liegen. „Ein genauer Blick auf das Genom zeigt, welches Potenzial in den Pilzen steckt und wie vielseitig sie sind“, sagt Irina Druzhinina. In der Pilz-DNA fanden sich besonders viele Gene, die mit sensiblem Wahrnehmen äußerer Einflüsse in Verbindung zu bringen sind. Die Pilze können daher auf subtilste Signale von außen reagieren. Außerdem sind die Trichoderma-Pilze (Trichoderma Harzianum ist auf dem Foto zu sehen) genetisch bestens dafür ausgestattet, von außen Zucker aufzunehmen – von Pflanzen, und sogar von anderen Pilzen. Sie können sich auf feuchten wie auch auf trockenen Oberflächen festhalten, auf menschlicher Haut, auf Pflanzen oder tief im Wurzelwerk. Außerdem ist in ihrem Genom ein ganzes Arsenal an chemischen Waffen codiert. Sie können mit mächtigen Giftstoffen andere Pilze genauso attackieren wie etwa Bakterien.

Natürliche Chemiefabrik

Dieses genetische Wissen ist nötig, um die 160 weiteren Trichoderma-Spezies zu verstehen, die an der TU Wien untersucht werden. Seit Jahren sammelt die Forschungsgruppe von Prof. Christian Kubicek Information über die Pilze – mittlerweile verfügt man über eine international beachtete Sammlung von Daten und Pilzkulturen. „Für uns ist es wichtig, die Evolutionsbiologie der Pilze zu verstehen, und gleichzeitig die Lebensweise der Pilze in unterschiedlichen Umgebungen zu studieren“, erklärt Irina Druzhinina. Dadurch wird es möglich, treffsicher die richtigen Pilze für eine bestimmte Anwendung herauszusuchen. Anstatt chemische Pflanzenschutzmittel gegen bestimmte Pflanzenkrankheiten einzusetzen lässt sich – mit dem entsprechenden mikrobiologischen Wissen – eine Pilz-Spezies finden, die auf ganz natürliche Weise eine ähnliche Wirkung hat. Im optimalen Fall wird zusätzlich auch noch das Wachstum der Pflanze gefördert. „Diese Pilze könnte man ganz einfach auf Felder aufbringen, so wie man das heute mit Kunstdünger macht“, meint Irina Druzhinina.

Wichtig ist es dabei, das lokale Ökosystem nicht zu stören. Pilze sollen nur dort eingesetzt werden, wo sie auch natürlich vorkommen. „Um Pflanzenkrankheiten von Kaffeebohnen in Afrika zu heilen wird man daher andere Pilze verwenden als jene, die bei uns in Europa vorkommen“, erklärt Irina Druzhinina. Doch überall auf der Welt findet man eine Vielfalt von Trichoderma-Pilzen. Es geht also nur noch darum, sie ausreichend gut zu verstehen, um überall die richtigen Spezies für die richtige Anwendung auswählen zu können.

Lesestoff:

Nature Reviews Microbiology 9, 749-759 (October 2011) | doi:10.1038/nrmicro2637

Bettina Neunteufl, Technische Universität Wien; Foto. TU Wien