Projekt 05129/01

Entwicklung eines biologisch wirksamen Präparates auf der Grundlage des Pilzes Talaromyces flavus zur Bekämpfung der Verticillium-Welke bei Winterraps als Modellprojekt für die Entwicklung von Verfahren zur Bekämpfung bodenbürtiger Pflanzenkrankheitserre

Projektdurchführung

Bayer CropScience Biologics GmbH
Inselstr. 12
23999 Malchow

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Der bodenbürtige Pflanzenkrankheitserreger Verticillium dahliae, der unter anderem bei Raps hohe Ertrags- und Qualitätsverluste verursacht, ist mit herkömmlichen Verfahren nicht zu bekämpfen. Die Pilzart Talaromyces flavus ist in der Literatur als natürlicher Gegenspieler von V. dahliae beschrieben. Sie verringert das Infektionspotential des Krankheitserregers im Boden. Mit dem Projekt soll versucht werden, Talaromyces flavus als Agens eines biologisch wirksamen Pflanzenschutzmittels zu nutzen und damit ein Modell für die Herstellung und Anwendung biologischer Fungizide auf Grundlage pilzlicher Mikroorganismen zu schaffen.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDas Projekt beinhaltet folgende Arbeitsschritte:
1. Isolierung und Selektion wirksamer Talaromyces flavus-Stämme mit einer hohen Befähigung zur
Massenproduktion von Pilzsporen
2. Entwicklung eines Verfahrens der Solid-State-Kultur des Pilzes mit dem Ziel einer möglichst hohen
Sporenausbeute, Optimierung folgender Kulturbedingungen: Kultursubstrat, Feuchtigkeit,
Belüftung, pH-Wert
3. Erarbeitung eines Verfahrens zum mechanischen Aufschluß des bewachsenen Kultursubstrates mit
dem Ziel der Freisetzung der Pilzsporen
4. Entwicklung eines Verfahrens zur Separierung der Pilzsporen mittels geeigneter Filtrationstechnik
5. Erarbeitung eines Verfahrens zur Konservierung (Konfektionierung) der Pilzsporen mittels Wirbel-
schicht- oder Sprühtrocknung mit dem Ziel der Erhaltung der Vitalität und Wirksamkeit der Sporen
über einen langen Zeitraum sowie einer guten Applizierbarkeit
6. Durchführung von Untersuchungen zum Applikationsverfahren unter Berücksichtigung der beiden
Methoden - Applikation durch Einmischen einer Sporensuspension in den Boden
- Applikation an das Saatgut
7. Untersuchungen zur Wirksamkeit der konfektionierten Pilzsporen an der Modellpflanze Winterraps
in Verbindung mit Pkt. 6.


Ergebnisse und Diskussion

Der antagonistisch wirksame Bodenpilz Talaromyces flavus konnte aus dem Rhizosphärenbereich von Winterrapspflanzen isoliert werden. Auf der Grundlage von in vitro Tests erfolgte ein Screening der Isolate hinsichtlich ihrer Wirksamkeit gegenüber Verticillium dahliae und ihrer Wachstumsintensität unter Kältestreß. Um ein geeignetes Verfahren zur Massenproduktion von Sporen zu entwickeln wurden zunächst Kultivierungsversuche mit unterschiedlichen Feststoff- und Flüssigsubstraten durchgeführt. Die Bildung der überaus umweltresistenten Ascosporen erfolgte ausschließlich auf der Oberfläche von Feststoffen, woraus sich die Notwendigkeit zur Anwendung des Feststoffkulturverfahrens ergab.
Entsprechend den Untersuchungsergebnissen wurden die für den Erfolg bestimmenden Parameter des Kulturverfahrens optimiert. Dazu zählten in erster Linie die Wahl des Feststoffsubstrates, die Kulturfeuchte, die Kulturbelüftung, die Inokulation des Substrates und die Kulturdauer.
Das zur Abtrennung der Sporen vom Substrat entwickelte Verfahren basiert auf den folgenden Arbeitsschritten: 1. Naßsieben zum Abtrennen der Fruchtkörper (Kleistothezien) vom Substrat,
2. Homogenisieren der Kleistothezien zur Sporenauslösung, 3. Filtrieren der Kleistothezien/ Ascosporensuspension und 4. Zentrifugieren der Suspension zur Erhöhung der Sporenkonzentration.
Für die Konservierung der so hergestellten hochkonzentrierte Sporensuspension hat sich das Trocknen und Granulieren der Sporen an Glukose im Verfahren der Wirbelschichttrocknung am besten bewährt.
Mit dem auf diese Weise produzierten Sporengranulat von selektierten Talaromyces flavus Stämmen wurden Gewächshausversuche an Winterraps in natürlich verseuchtem Boden durchgeführt. Dazu wurde eine Sporensuspension hergestellt und mit dem Boden vermischt. Die behandelten Varianten wiesen im Vergleich zu den Kontrollen signifikante Unterschiede in der Pflanzentrocken-massebildung auf. Die Applikation einer Sporensuspension im Verfahren der Vorsaateinarbeitung ergab in Freilandversuchen jedoch keine gesicherten Unterschiede zu den unbehandelten Kontrollen hinsichtlich des Befalls und des Ertrages. Durch die Saatgutapplikation des Präparates konnten in 6 Freilandversuchen an Winterraps weder Unterschiede in der Befallshäufigkeit noch im Ertrag nachgewiesen werden. Die Saatgutbehandlung von Winterraps erwies sich deshalb auch als ungeeignetes Applikationsverfahren für das entwickelte biologische Präparat. An den Wurzeln behandelter Pflanzen konnten jedoch noch nach über 6 Monaten erhöhte Wurzelbesiedlungen mit dem Antagonisten beobachtet werden, woraus die Schlußfolgerung gezogen wurde, daß es sich bei Talaromyces flavus um einen potenten Rhizosphärenbesiedler handelt.
Durch die Preinokulation von Anzuchtsubstraten oder durch die Wurzeltauchbehandlung von Pflanzen konnten im Gegensatz zur Saatgutbehandlung und Vorsaateinarbeitung zum Teil deutliche Ertragssteigerungen und Vitalitätsverbesserungen erzielt werden. Positive Effekte der Behandlung wurden bei der Behandlung von Gurken, Tomaten und Erdbeeren festgestellt. In die bestehenden Anbausysteme könnten diese Applikationsverfahren problemlos integriert werden. Der Mehraufwand ist gering und im Hinblick auf die zu erwartenden positiven Effekte bei den betrachteten Intensivkulturen gerechtfertigt.
Die PROPHYTA GmbH hat das Präparat unter dem Markennamen PROTUS®WG daher bei der Biologischen Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft als Pflanzenstärkungsmittel angemeldet und beabsichtigt es mit dem Frühjahr 1998 an gärtnerische Betriebe zu verkaufen. Erste Kontakte zu Gemüseanbauern und Vertriebsunternehmen wurden in diesem Zusammenhang bereits geknüpft.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Das Produkt PROTUS®WG wurde erstmalig bei der Biotechnica 1997 in Hannover einer breiteren Öffentlichkeit vorgestellt. Außerdem fanden die erzielten Ergebnisse auf dem 7th INTERNATIONAL VERTICILLIUM SYMPOSIUM im Oktober 1997 in Athen unter den teilnehmenden Wissenschaftlern aus aller Welt große Aufmerksamkeit.


Fazit

Das von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt geförderte Projekt konnte mit der Entwicklung eines biologischen Produktes zur Stärkung und zum Schutz der Pflanzen vor einer Verticillium-Infektion abgeschlossen werden. Im Rahmen des Projektes konnten Verfahren erarbeitet werden, die auch für die Entwicklung weiterer Produkte auf pilzlicher Grundlage von großer Bedeutung sind. Mit der Einführung von PROTUS®WG in den Markt wird es möglich sein, den Einsatz chemisch-synthetischer Präparate zurückzudrängen. Außerdem wird das entwickelte Produkt zur wirtschaftlichen Konsolidierung der PROPHYTA GmbH maßgeblich beitragen.