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Erdbeergenuss ohne chemische Belastung: Hefepilz schützt vor Graufäule

Sommerzeit ist Erdbeerzeit: Auf 300.000 Hektar weltweit werden die Früchte angebaut und im Frühsommer geerntet. Getrübt wird der Genuss allenfalls durch die eingesetzten Fungizide, die nach der Ernte auf den Früchten verbleiben. Die Konstanzer bio-ferm Research GmbH hat nun ein Pflanzenschutzmittel entwickelt, das Erdbeeren zuverlässig vor Graufäule, einer der wesentlichen Obstkrankheiten, schützt und bei dessen Anwendung es weder zur Resistenzbildung noch zur chemischen Belastung der Pflanzen kommt.

Stefan Kunz, Leiter der Abteilung Forschung und Entwicklung bei bio-ferm, erklärt die Funktionsweise des neuen Pflanzenschutzmittels. © Stefan Kunz

Schwül-feuchte Witterung und Regen bei Temperaturen zwischen 15 und 20 Grad Celsius – das sind ideale Voraussetzungen für das Wachstum von Botrytis cinerea, den Erreger des Grauschimmels. Der Schimmelpilz aus der Klasse der Ascomyceten befällt über 235 Wirtspflanzen, darunter auch viele, die landwirtschaftlich angebaut werden: Beeren, Kernobst, Weinreben, Salat, Möhren, Sellerie oder Kohl. Nach dem Befall einer Pflanze wächst der Pilz, indem er ein Geflecht aus mikroskopisch kleinen Fäden, ein Myzel, bildet. Es tritt als weiße, flaumige Schicht in Erscheinung. Anschließend kommt es zur Bildung von Konidien – Sporen, die nach ihrer Verbreitung über Wind und Regen weitere Pflanzen infizieren.

„Für die Infektion benötigen sie Nährstoffe, die sie aus verschiedenen Pflanzenteilen gewinnen können“, erklärt Dr. Stefan Kunz, Forschungs- und Entwicklungsleiter bei bio-ferm. Nährstoffe finden sich beispielsweise in Pollen oder Nektar von Blüten, auf welkenden Blütenkronblättern oder bei Wunden in der Fruchtoberfläche. Unreife Erdbeeren verfärben sich zunächst bräunlich, bevor es zu einer weißen bis grauen Färbung kommt. „Befallene Früchte sollten entfernt werden, da der Pilz sonst schnell auf die reifenden oder erntereifen Früchte übergreift“, so Kunz. Bekämpft man den Erreger nicht, so vernichtet er große Teile der Ernte, bis zum Totalverlust.

Resistenzbildung und Toxizität – zwei Gefahren bei herkömmlichen Fungiziden

Zur Bekämpfung von Botrytis cinerea sind mehrere Botrytizide auf dem Markt, die Konidien nach ihrem Kontakt mit der Pflanze abtöten sollen. Sie müssen vorbeugend, also vor dem Kontakt mit dem Erreger, auf die Pflanzen aufgetragen werden. Wegen des ständigen Wachstums der Pflanzen empfiehlt sich eine wiederholte Anwendung, im Weinbau zwei- bis dreimal im Jahr, im Anbau von Erdbeeren bis zu fünf Mal. Mehr als zehn verschiedene Botrytizide sind derzeit erhältlich, die Wirkstoffe aus mindestens fünf verschiedenen Wirkstoffgruppen enthalten. „Jede Wirkstoffgruppe hat einen spezifischen Angriffspunkt im Stoffwechsel des Pilzes“, erläutert Kunz. „Allerdings ergibt sich das Problem, dass sich Stämme mit Resistenzen gegen einzelne Wirkstoffgruppen entwickeln und diese daher nicht mehr wirken.“

Der Befall der Früchte durch Botrytis cinerea erfolgt schrittweise: Anfangs verfärben sich die Früchte leicht bräunlich (links), im Endstadium hingegen ist die ganze Frucht mit Konidien überzogen (Mitte). Die Früchte ganz rechts sind noch nicht befallen. © Stefan Kunz

Aus diesem Grund enthalten neue Botrytizide meist mehrere Wirkstoffgruppen – mit unklaren Folgen für die Gesundheit. In Deutschland werden Fungizide vor ihrer Zulassung bezüglich ihrer Wirkung auf Gesundheit und Umwelt intensiv untersucht. Um gesundheitliche Schäden auszuschließen, werden Rückstandshöchstmengen so festgelegt, dass auch nach dem Verzehr größerer Mengen oder für Risikogruppen wie Kinder keine Gefahr für die Gesundheit bestehen soll. Da diese Werte allerdings nur für einzelne Wirkstoffe festgesetzt werden, bleibt es unklar, wie sich Rückstände mehrerer Wirkstoffe in Kombination auf den menschlichen Organismus auswirken.

Bekämpfung durch Verdrängung

Die rasterelektronenmikroskopische Aufnahme zeigt, wie das neue Mittel die Frucht vor Schädlingen schützt: Aureobasidium pullulans (orange) besiedelt einen Mikroriss, die Konidien von Botrytis cinerea (blau) können dadurch nicht in den Mikroriss eindringen. © bio-ferm GmbH, Foto: Mendgen

Das von der bio-ferm Research GmbH entwickelte Mittel „Boni Protect forte“ bekämpft Botrytis cinerea nun durch Einsatz des Hefepilzes Aureobasidium pullulans. Seine Blastosporen, ein spezieller Typ von Konidien, liegen in „Boni Protect forte“ in Granulatform vor. Die verwendeten Aureobasidium-pullulans-Stämme wurden ursprünglich von Blättern eines Apfelbaums isoliert und in einem mehrstufigen Verfahren für den Einsatz im Pflanzenschutz ausgewählt.

Es wurde ein biotechnologisches Produktionsverfahren entwickelt, das an die Backhefeproduktion erinnert. Im Biotechnikum werden die Blastosporen im Fermenter produziert. Anschließend werden sie aufkonzentriert und in einem Wirbelschichttrockner zu einem Granulat verarbeitet. Zur Anwendung wird das Mittel in Wasser resuspendiert und direkt auf die Pflanzen aufgetragen, bei Erdbeeren ab Blühbeginn vier Mal im Abstand von je einer Woche. Der eingesetzte Hefepilz zeichnet sich dabei dadurch aus, dass er sich sowohl durch Myzelbildung als auch durch Knospung verbreiten kann. Bei der Knospung werden neue Tochterzellen von der Mutterzelle abgeschnürt, wobei in einem Teilungsprozess mehrere Tochterzellen gleichzeitig gebildet werden können. Durch diese Vermehrungsweise kann sich Aureobasidium pullulans sehr schnell verbreiten – unter optimalen Bedingungen verdoppelt sich die Hefepopulation in drei Stunden.

Die Nahrungsquellen - Nektar von Blüten und Exsudate aus Mikrorissen von Blättern und Früchten – sind denen von Botrytis cinerea sehr ähnlich, sodass Aureobasidium pullulans in direkter Konkurrenz zu dem Schädling steht. Dadurch dass die Hefe die Nährstoffe verbraucht, stehen für den Schädling keine mehr zur Verfügung, sodass dieser sich nicht mehr ausbreiten kann.

Verträglichkeit ist gewährleistet

Die bei der Anwendung von herkömmlichen Pflanzenschutzmitteln so häufig auftretenden Probleme Toxizität und Resistenzbildung erübrigen sich beim Einsatz des von der bio-ferm entwickelten Präparats. Das Verbreitungsgebiet von Aureobasidium pullulans ist nämlich nicht auf Pflanzen beschränkt. „Aureobasidium pullulans ist ubiquitär, kommt also überall in der Umwelt vor, sodass jeder Mensch ohnehin ständig Kontakt mit diesem Pilz hat“, erklärt Kunz. Ungeachtet dessen bestätigen Untersuchungen die Verträglichkeit der eingesetzten Hefestämme für den Menschen. Auch eine Resistenzbildung des Schädlings hält Kunz für äußerst unwahrscheinlich. Anders als herkömmliche Fungizide wirkt „Boni Protect forte“ nicht auf den Stoffwechsel des Schädlings ein, sondern verhindert seine Ausbreitung durch Entzug der Nährstoffe. Zu einer Resistenzbildung käme es daher nur durch die Umstellung der Lebensweise von Botrytis cinerea, die einen langwierigen Evolutionsprozess voraussetzen würde.

Die Wirksamkeit des Mittels wurde in umfangreichen Freilandversuchen überprüft. „Bei diesen Versuchen wird das Mittel in verschiedenen Parzellen eingesetzt, während in anderen Parzellen unbehandelte oder herkömmlich behandelte Pflanzen wachsen“, beschreibt Kunz. Zur Zulassung müssen die mit dem neuen Mittel behandelten Parzellen gegenüber den unbehandelten signifikante Unterschiede aufweisen und genauso gute oder bessere Resultate aufweisen als bereits erhältliche Präparate. Über den Erdbeeranbau hinaus kann das Mittel auch bei anderen Beerenkulturen und im Weinbau eingesetzt werden. Die Wirkorganismen kommen außerdem in weiteren Pflanzenschutzmitteln zum Einsatz, etwa um Fruchtfäulen oder Feuerbrand bei Kernobst wie Äpfeln und Birnen zu bekämpfen. „Aufgrund der vielfältigen Vorteile gehen wir davon aus, dass sich das Mittel in der Botrytisbekämpfung etabliert“, zeigt sich Kunz optimistisch.

Seiten-Adresse: https://www.gesundheitsindustrie-bw.de/fachbeitrag/aktuell/erdbeergenuss-ohne-chemische-belastung-hefepilz-schuetzt-vor-graufaeule