Projekt 19164/01

Entwicklung von resistenzinduzierenden Pflanzenschutzpräparaten auf der Basis mikrobieller Extrakte

Projektdurchführung

SOURCON-PADENA GmbH & Co. KG
Hechinger Str. 262
72072 Tübingen

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Ziel des Projektes war die Entwicklung eines Wirkstoffes zur Behandlung von Kulturpflanzen. Hierbei sollten die pflanzeneigenen Abwehrmechanismen durch einen als priming bekannten Vorgang so vorbereitet werden, dass die Widerstandsfähigkeit behandelter Pflanzen gegen pflanzenpathogene Organismen, signifikant erhöht wird. Dieser Ansatz stellt eine deutliche Abkehr von der seither üblichen Praxis einer direkten Bekämpfung pflanzenpathogener Schadorganismen mit häufig giftigen Spritzmitteln dar. Wir erwarten, dass der Spritzmittelbedarf mit der Anwendung eines solchen Pflanzenstärkungsmittels, ähnlich wie bei dem von uns seit Jahren vertrieben PRORADIX®, deutlich reduziert werden kann.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenAusgangspunkt der Entwicklungsarbeit waren Extrakte aus bakteriellen Kulturen, die aus unterschiedlichen Böden isoliert wurden. Es handelt sich dabei um natürlich vorkommende Mikroorganismen der Gattung Actinomyces. Diese Extrakte wurden mit, eigens für dieses Projekt entwickelten Untersuchungsmethoden, hinsichtlich verschiedener Eigenschaften, stufenweise untersucht. Gegenstand des ersten Schrittes war dabei das Feststellen des grundsätzlich primenden Potenzials eines Extraktes in einem Modellsystem mit Petersiliezellkulturen, sowie der Ausschluß einer direkten Hemmwirkung auf Phytophthora infestans. Dieser Pilz verursacht erheblichen Schaden in wichtigen Kulturpflanzen und wurde daher als Modellorganismus ausgewählt. Beide Testsysteme arbeiten im Mikrotitermaßstab und wurden mit ca. 9000 Extrakten beschickt. Anschließend an diese Untersuchungen erfolgte die Evaluierung der erarbeiteten Daten an pflanzlichen Zielkulturen. Hierzu wurde die Wirkung der im ersten Abschnitt ausgewählten Extrakte an intaktem Pflanzegewebe, in diesem Fall an Tomatenblättern, untersucht. Bei denjenigen Extrakte die auch in diesem Testsystem überzeugen konnten, wurde schließlich versucht den eigentlichen Wirkstoff aus dem Extrakt zu isolieren und in Reinform darzustellen.


Ergebnisse und Diskussion

Von der AgroScience GmbH konnten während der Förderzeit drei biologische Testsysteme entwickelt und in den Routinebetrieb übernommen werden. Mit diesen drei Testsystemen ließen sich die von der Sourcon-Padena GmbH & Co. KG bereitgestellten, hochwertigen Extrakte hinsichtlich verschiedener Ei-genschaften untersuchen. Von den etwa 9000 untersuchten Extrakten zeigten:
490 einen potenziell primenden Effekt im Testsystem mit Petersiliezellkulturen
70 davon zeigten keine direkte Wirkung auf das Wachstum des Schadpilzes P. infestans
39 davon ließen sich reproduzieren und waren nicht phytotoxisch
2 davon zeigten am intakten Blattgewebe das Hervorrufen eines erfolgreichen Abwehreffekts.
Aufgrund der vorgegebenen drei Auswahlkriterien für insgesamt positiv bewertete Extrakte, sank die Ausbeute an Extrakten die allen Kriterien entsprachen, mit jedem weiteren Kriterium deutlich ab. Dieser Effekt wurde durchaus erwartet und die Selektionsbedingungen für positive Extrakte die für das jeweils nachfolgende Testsystem zugelassen wurden, entsprechend wenig restriktiv gewählt. Zusammen mit dem Umstand, dass biologische Testsysteme mit intakten Organismen bzw. Zellen an und für sich Chargenabhängigen Schwankungen unterliegen, kommt dem Festlegen der Grenzwerte eines Testsystems eine zentrale Bedeutung zu. Es musste dabei ein Mittelweg gefunden werden zwischen zu wenig restriktiven Bedingungen, die die Aussagekraft der Einzeltests beeinträchtigen und zu restriktiven Bedingungen die die Ausbeute der Gesamtuntersuchungen zu stark reduziert.
Wie an oben angeführten Zahlen zu erkennen, war eine solche, maßvolle Abstimmung der Testsysteme, die auch bis in deren technischen Abläufe hineinreichen, insgesamt gut gelungen.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Öffentliche Projektpräsentation im Rahmen der Gründung der RLP AgroScience/Alplanta (2006)
Öffentliche Projektpräsentation auf der Landesgartenschau in Trier (Mai 2004)
Öffentliche Projektpräsentation am Tag der offenen Tür des DLR-Rheinpfalz in Neustadt/W.(2004)


Fazit

Insgesamt ziehen beide Projektpartner eine sehr positive Bilanz aus diesem ambitionierten Projekt. Auch wenn im Moment noch keine singuläre Substanz als Resultat präsentiert werden kann, so wurden im Förderzeitraum drei wichtige Testsysteme aufgebaut und entsprechende Erfahrung bei ihrem Einsatz gesammelt. Ferner stellen die Einzelresultate der verschiedenen Untersuchungen eine interessante Grund-lage für weitere Arbeiten dar. Aufgrund der insgesamt positiven Einschätzung der bisher erarbeiteten Resultate, ist eine Fortführung des Projektes insbesondere für die noch in Bearbeitung befindlichen Extrakte vereinbart worden. Darüber hinaus soll in einem weiteren Projekt, das kurz vor der Beantragung steht, nach einem Hemmstoff der Sporulation bei Oomyceten gesucht werden. Basis hierzu sind sowohl die Da-ten zur direkten Wirkung gegen Phytophthora infestans als auch das Testsystem mit intakten Tomatenblättern aus vorliegendem Projekt. Da sich insbesondere im Kartoffelanbau die Problematik einer Resis-tenzentwicklung des Hauptpathogens Phytophthora infestans dramatisch verschlechtert hat, könnte ein Wirkstoff, der die Sporulation des Pilzes hemmt, helfen die Situation besser zu kontrollieren. Außerdem meinen wir, dass durch ein solches Mittel, mit dem die Verbreitungseinheiten des Pathogens spezifisch gehemmt würden, der Gesamtaufwand an Spritzmitteln sinken müsste.
Das Thema der Resistenzinduktion zur Stärkung der Widerstandfähigkeit gegen pathogene Keime bei Kulturpflanzen ist insbesondere unter Aspekten des Umweltschutzes nach wie vor sehr interessant. Die Erfahrungen der Sourcon-Padena GmbH & Co. KG, die seit Jahren das Pflanzenstärkungsmittel PRO-RADIX® vertreibt, zeigen auch, dass ein solcher, biologischer Ansatz im Pflanzenschutz durchaus ange-nommen wird und ökonomischen Überlegungen nicht entgegen stehen müssen. Untersuchungen an der GSF München/Neuherberg in der Arbeitsgruppe von Herrn Durner, am Institut für Biochemie der Pflan-zenpathologie zufolge, stimuliert PRORADIX® einen bestimmten Biosyntheseweg der mit der induzierten Resistenz in Verbindung gebracht wird.
Mit Herrn Durner ist auf dem Gebiet der Resistenzinduktion bei Kulturpflanzen ebenfalls ein Kooperationsprojekt vereinbart, das in Kürze beginnen soll, obwohl für die GSF noch kein Projektträger gefunden wurde. Ziel des Projektes ist es, Substanzen mit einer Resistenz induzierenden Wirkung in den Extrakten der Sourcon-Padena zu identifizieren und mit molekularbiologischen Methoden die biochemischen Zusammenhänge ihrer Wirkung zu analysieren. Auch in diesem Projekt werden die Daten und Resultate des vorliegenden Projektes einen wichtigen Beitrag leisten.