Entwicklung eines Verfahrens zum biologischen Abbau des Inokulums strohbürtiger pilzlicher Pathogene im Getreide- und Rapsanbau auf Basis des pilzlichen Antagonisten Microsphaeropsis ochracea

Abstract

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde der Abbau des Inokulums stroh- und bodenbürtiger phytopathogener Pilze im Getreide- und Rapsanbau durch den pilzlichen Antagonisten Microsphaeropsis ochracea untersucht. Ziel der Untersuchung war es zu klären, ob sich dieser Organismus als Grundlage für ein neues biologisches Pflanzenschutzmittel eignet. Dabei wurde der Schwerpunkt auf einen möglichen Abbau von Inokulum des bodenbürtigen phytopathogenen Pilzes Verticillium longisporum an Raps gelegt. Hierzu fanden Interaktionsstudien in in vitro-, Gewächshaus-, Litterbag- und Feldversuchen statt. In weiteren Feldversuchen sollte festgestellt werden, ob eine Behandlungen von Ernterückständen von Winterraps und Winterweizen mit M. ochracea die Inokulumproduktion von Mycosphaerella graminicola, Pyrenophora tritici-repentis und Leptosphaeria maculans vermindern, und somit der Kulturpflanzenbefall reduziert werden kann. Für Interaktionsstudien zwischen M. ochracea und Verticillium spp. wurde ein in vitro-Plattentest entwickelt. Dieser erwies sich als geeignet um die Wirkung von M. ochracea auf die Keimung von Mikrosklerotien von Verticillium spp. in Abhängigkeit von verschiedenen Umweltfaktoren zu untersuchen. M. ochracea zeigte eine stark keimhemmende Wirkung auf Mikrosklerotien von V. longisporum über einen weiten Temperaturbereich (4°C bis 24°C). Der antagonistische Wirkungsgrad von M. ochracea auf Mikrosklerotien von V. longisporum konnte durch eine Erhöhung der M. ochracea- Inokulumdichte und die Verlängerung der Inkubationsdauer verstärkt werden. In weiteren Untersuchungen wurde nachgewiesen, dass Licht die Pyknidienbildung von M. ochracea auf Rapsstängeln und Nährmedium begünstigt. Doch konnte kein Einfluss von Licht auf die antagonistische Wirkung von M. ochracea auf Mikrosklerotien von V. longisporum ermittelt werden. Neben den Umweltfaktoren beeinflusste auch die Vertic! illiumart den biologischen Bekämpfungserfolg. Dabei hatte M. ochracea eine stärker keimhemmende Wirkung auf Mikrosklerotien von V. longisporum im Vergleich zu Mirosklerotien von V. dahliae. In Interaktionsstudien zwischen M. ochracea und V. longisporum auf sterilen Rapsstängeln zeigte sich, dass durch Inokulation mit M. ochracea die Mikrosklerotienbildung von V. longisporum verhindert werden kann. Zum sensitiven Nachweis von M. ochracea wurde ein PCR-basiertes Nachweisverfahren entwickelt. Ausgehend von der rDNA-Sequenz der Internal Transcribed Spacer (ITS) Region von M. ochracea wurden Primer abgeleitet. Diese erwiesen sich als geeignet, um M. ochracea in in vitro-, Gewächshaus-, Feld- und Litterbagversuchen nachzuweisen. In Gewächshausuntersuchungen konnte der Anteil infektiöser Mikrosklerotien im Boden durch eine Granulatinokulation mit dem Produkt M. ochracea WG (8,3 bzw. 1,7 x 107 Sporen/g Boden) reduziert werden, was sich in einem geringeren Befall von Rapspflanzen mit V. longisporum äußerte. Die Befallsstärke von V. longisporum sank dabei mit steigender Inokulumdichte von M. ochracea WG. Durch eine Gießapplikation von M. ochracea/M. ochracea WG (2,8 x 105 / 2,8 x 102 Sporen/g Boden) konnte der Rapspflanzenbefall durch den Erreger V. longisporum nicht verringert werden. Daraus lässt sich schließen, dass der Anteil infektiöser Mikrosklerotien im Boden nicht reduziert wurde. Somit hatte die Inokulumdichte von M. ochracea im Boden einen wesentlichen Einfluss auf den biologischen Bekämpfungserfolg gegenüber V. longisporum. In den Jahren 2007 bis 2009 wurden Feldversuche mit Winterraps und Winterweizen angelegt. In den Versuchen fanden Behandlungen von Boden und Ernterückständen mit 1 bzw. 2 kg/ha M. ochracea WG im Herbst bzw. Herbst und Frühjahr statt. Im Monokulturversuch mit Winterweizen konnte das Inokulum von M. graminicola und P. tritici-repentis reduziert werden. Dies äußerte sich in einem reduzierten Blattbefall mit Septoria tritici und Drechslera tritici-repentis. Im Monokulturversuch mit Winterraps wurde in beiden Versuchsjahren ein geringerer Befall der Rapspflanzen mit P. lingam in den mit M. ochracea WG behandelten Varianten bonitiert. Durch eine Erhöhung der Aufwandmenge und durch Doppelbehandlungen stellten sich dabei bessere Bekämpfungserfolge ein. Der Befall der Rapspflanzen mit V. longisporum konnte durch eine Behandlung mit M. ochracea WG weder 2008 noch 2009 reduziert werden. In den Feldversuchen konnte somit kein Abbau der Mikrosklerotien durch M. ochracea nachgewiesen werden. Des Weiteren fanden unter kontrollierten Bedingungen und in Litterbagversuchen im Freiland, Untersuchungen über den Abbau des Inokulums von V. longisporum durch M. ochracea statt. In sterilem Sand besiedelte der Antagonist sterile Rapsstängel, die mit Mikrosklerotien bewachsenen waren und reduzierte das Inokulum von V. longisporum. Weder unter kontrollierten Bedingungen, noch in den Litterbagversuchen konnte ein Inokulumabbau von V. longisporum durch M. ochracea auf unsterilen Rapsstängeln in unsterilem Boden nachgewiesen werden. Auch kam es zu keiner Besiedlung der Rapsstängel mit M. ochracea in unsterilem Boden. Im Gegensatz dazu wurde durch Inokulation befallsfreier Rapsstängel mit M. ochracea und Inkubation auf der Bodenoberfläche eine Besiedlung der Rapsstängel mit M. ochracea nachgewiesen. In weiteren Untersuchungen wurde ein negativer Einfluss der Bodenfungistasis auf die Sporenkeimung von M. ochracea ermittelt. Durch Zugabe von Glukose oder Sterilisation der Böden wurde die Bodenfungistasis überwunden und die Sporen zur Keimung angeregt. Zusammenfassend zeigen die vorgestellten Ergebnisse, dass M. ochracea ein sehr großes antagonistisches Potential unter sterilen Bedingungen entfalten kann. Dabei sind die Konkurrenz um Nährstoffe und Raum bei der Antagonist-Pathogen Interaktion von großer Bedeutung. Aufgrund der unzureichenden Wirkungserfolge in den Feldversuchen wird sich M. ochracea nicht als Wirkorganismus eines biologischen Pflanzenschutzmittels zum Einsatz im Getreide- und Rapsanbau behaupten können.