Biologische Schädlingsbekämpfung: HSBI-Promovendin setzt Pilze ein zum Schutz der Kartoffel vor Nematoden

Bielefeld (hsbi). Als Pommes, Püree, gekocht oder gebraten – die Kartoffel ist fast überall beliebt auf dem menschlichen Speiseplan. Leider mögen nicht nur wir Menschen die vielfältige Knolle. Auch Nematoden haben sie zum Fressen gern. Genauer: ihre Wurzeln. „Die Fadenwürmer nisten sich in den Wurzeln ein und saugen die Zellen aus. Das kann zu massiven Pflanzenschäden und massiven Ernteverlusten führen“, erklärt Jana Könker das Problem. In ihrer Promotion ist sie der Lösung ein Stück nähergekommen – mit Hilfe eines Pilzes und einer Pflanze.

Seit 2019 forscht die Biologin im Bielefelder Institut für Angewandte Materialforschung (BifAM) an der Hochschule Bielefeld (HSBI). Ihr Projekt FORK steht für „Entwicklung von innovativen Formulierungsverfahren mit Nutzpilzen als neuartige Pflanzenstärkungsmittel für die Kartoffelfruchtfolge“. In dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Verbundprojekt sind außerdem die Hochschule Rhein-Waal und die Industriepartner BIOCARE Gesellschaft für biologische Schutzmittel mbH und der Saatguthersteller Feldsaaten Freudenberger GmbH & Ko.KG mit an Bord. „Es geht um Verfahren zur biologischen Pflanzenstärkung und Schädlingsbekämpfung, letztlich um eine gesunde, widerstandsfähige und ertragreiche Kartoffel“, erklärt Projektleiter Prof. Dr. Anant Patel, Leiter der Arbeitsgruppe „Fermentation and Formulation of Biologicals and Chemicals“ an der HSBI und neben seiner Lehr- und Forschungstätigkeit auch Vizepräsident für Forschung und Entwicklung.

Pochonia chlamydosporia ist der natürliche Feind der Kartoffelschädlinge

Jana Könker hat sich in ihrer kooperativen Dissertation mit der Universität Bielefeld der Schädlingsbekämpfung gewidmet, ihr Gegner ist besagter Nematode. „Nematoden sind spannende Organismen, mit vielfältigen Lebens- und Anpassungsstrategien“, erzählt die 30-Jährige mit einer gewissen Faszination. Sie hat Erfahrung, denn schon in ihrer Masterarbeit hat sie sich mit Nematoden in Süßgewässern beschäftigt. Jetzt arbeitet sie wieder an Land: Könker steht in Bünde auf einem Feldweg und schaut über die herbstlichen Äcker. Sie ist selbst Tochter eines Landwirts und weiß: „Gegen Nematoden im Boden gibt es aktuell nur wenige Möglichkeiten.“ Die chemische Bekämpfung ist in Deutschland im Freiland verboten, zu groß sind die schädlichen Auswirkungen. „Bleibt nur der Anbau der wenigen Pflanzenarten, die die Nematoden verschmähen. Oder die sogenannte Schwarzbrache, bei der das Feld eine Zeitlang frei von jeglicher Vegetation gehalten wird.“ Wo nichts wächst, fehlt den pflanzenparasitären Nematoden die Möglichkeit sich fortzupflanzen, die Nahrung, und sie sterben ab. „So oder so ist der Aufwand groß, für die Bodengesundheit wenig empfehlenswert und im Fall der Brache auch ökonomisch verlustreich.“

Mit ihrer Forschung hat Jana Könker eine echte Alternative aufgezeigt. Sie hat sich einen Verbündeten gesucht, einen natürlichen Feind der Nematoden: Pochonia chlamydosporia. „Dieser Bodenpilz ernährt sich mit Vorliebe von den Fadenwürmern“, erklärt Könker. Das Knifflige an der Sache: Wie kommt der Pilz zum Nematoden? „Wir arbeiten hauptsächlich an der Formulierung, also daran, das Prinzip in eine technisch anwendbare Form zu bringen“, erläutert Anant Patel. Könker spielte verschiedene Möglichkeiten durch: Den Pilz einfach in seiner Nährlösung auf dem Acker versprühen? Sie schüttelt den Kopf. „Dazu braucht es einen Tankwagen, der zunächst befüllt werden müsste, und zahlreiche Extrafahrten auf dem Acker – wenig praktikabel in der ohnehin schon zeitintensiven Landwirtschaft.“

Zwischenfruchtsaaten nehmen den nützlichen Pilz auf

Könker hat schließlich ein wesentlich charmanteres Vehikel für ihren Pilz gefunden. Sie pflückt eine Pflanze vom Feld. „Die Phacelia, auch Büschelschön oder Bienenfreund genannt. Sehr hübsch.“ Könker zeigt die filigranen, zartlila Blüten und lacht. „Aber für die Forschung ganz fürchterlich.“ In der Literatur war nur wenig über ihren Einsatz in Studien zu finden, was mit Phacelias recht eigenwilligem Verhalten als Forschungspflanze zu tun haben mag. „In der Klimakammer wächst sie gar nicht, im Gewächshaus auch nicht wirklich gut. Aber zu Hause im Hochbeet wuchs sie wie verrückt“, beschreibt sie ihre Erfahrungen. Trotzdem, auf Phacelia wollte Könker nicht verzichten. Zu groß sind die Vorteile der Pflanze für den landwirtschaftlichen Einsatz. „Sie kann in beliebige Fruchtfolgen eingebracht werden, ist weniger anfällig für gängige Pflanzenkrankheiten, verträgt sich mit dem Pilz und wird von den Nematoden nicht allzu sehr gemocht,“ zählt Könker die Vorteile auf. Und vor allem: „Phacelia ist eine beliebte Zwischenfrucht, die zur Gründüngung eingesetzt wird, um Nährstoffe zu fixieren. Das heißt, sie wird ohnehin ausgesät.“ Ein unschlagbarer weiterer Pluspunkt der Phacelia.

Die Idee der Forscherin sieht nun so aus: Der Pilz wird mit dem Phacelia-Saatgut verbunden und in einem Arbeitsgang aufs Feld gebracht. Auch für die Nematoden bedeutet das eine Art Doppelschlag: „Sie erhalten kaum Nahrung, da sie Phacelia nicht mögen, und noch dazu bekommen sie es mit einem Fressfeind zu tun“, erläutert Jana Könker. So muss sich die Kartoffel oder auch anderes Gemüse, das nach der Phacelia angepflanzt wird, mit deutlich weniger Nematoden herumplagen. Im Labor lernte Könker den Pilz zunächst besser kennen: „Man muss ein Gefühl dafür bekommen, was er zum Wachsen braucht.“ Mag er es warm oder kalt, welchen PH-Wert bevorzugt er? In Zusammenarbeit mit Feldsaaten Freudenberger entwickelte Könker dann eine Rezeptur mit biokompatiblen Materialien und ein Verfahren, Pilz und Saatgut erfolgreich zu verbinden.

Biologische Schädlingsbekämpfung funktioniert auch im Freiland

Und im Freiland? Jana Könker zuckt etwas entschuldigend mit den Schultern. „Niemand möchte auf seinem Feld zusätzliche Nematoden haben.“ Also packten die Forschenden das Feld in Töpfe und kontaminierten die Erde mit weiteren Nematoden. Dann folgte der landwirtschaftliche Alltag: unkontrollierbare Umweltbedingungen. Könker seufzt. „Der erste Versuch ist uns im Regen weggeschwommen, der zweite dagegen wahrscheinlich vertrocknet.“ Aber sie ließ sich nicht entmutigen und konnte schließlich mit Gewächshausversuchen zeigen, dass das Prinzip funktioniert und anwendbar ist. Und beschrieb nebenbei auch noch durch eine RNA-Sequenzierung, wie Pilz, Nematode und Phacelia überhaupt miteinander interagieren.

„Das ist ein wichtiger Schritt in der Forschung und Anwendung der biologischen Schädlingsbekämpfung und zur Reduzierung des Pestizid-Einsatzes“, lobt Professor Patel. Und Jana Könker freut sich, mit ihrem Projekt aktiv zu einer ökologischeren Landwirtschaft beitragen zu können. „Ich finde es wichtig, die ökologischen Mechanismen zu nutzen, um die Versorgung der Menschen zu gewährleisten, ohne die Umwelt stärker zu belasten als unbedingt notwendig.“ (uh)