Leben rund um die Paradeiserpflanze

Wiener Forscherinnen untersuchen, welche Gesellschaft mit "guten" und "schlechten" Bodenpilzen für Nutzpflanzen gut ist. Die Kommunikation im Wurzelraum wird erst ansatzweise verstanden.

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Leben rund Paradeiserpflanze
Leben rund Paradeiserpflanze – (c) Fabry

Da freut man sich, dass die Paradeiserpflanzen im Garten sprießen, die gelben Blüten von Bienen bestäubt werden, und plötzlich welkt die Pflanze – ohne ersichtlichen Grund. Ein Schnitt durch die verwelkten Stängel zeigt braune „Leitgefäße“: ein Hinweis auf die Pflanzenkrankheit Fusarium. Die „Tomatenwelke“ wird ausgelöst durch die Pilzart Fusarium oxysporum, die im Boden die Wurzeln angreift und in die oberen Pflanzenteile wandert: Sie zieht eine Spur der Zerstörung durch die Wasserleitungen der Pflanze, sodass die Pflanze verdurstet.

Ein Team an der Boku versucht, die negativen Einflüsse von Fusarium-Pilzen zu mindern. Und zwar durch den positiven Einfluss von symbiotischen Pilzen, die mit Paradeisern und vielen anderen Pflanzen im Wurzelbereich vergesellschaftet sind. „Mykorrhiza“ nennt man die Vielfalt an Pilzen, die die Wurzeln von Pflanzen besiedeln und bei der Abwehr gegen Pflanzenkrankheiten helfen bzw. die Nährstoffaufnahme der Pflanzen verbessern.

„Die Symbiose der Mykorrhiza mit Pflanzen gibt es, seit die Pflanzen das Land besiedelt haben“, erzählt Karin Hage-Ahmed: „Die ersten Landpflanzen hatten noch keine gut ausgebildeten Wurzeln und konnten vermutlich mithilfe der Mykorrhiza mehr Nährstoffe aus dem Boden holen. Dass sich die Symbiose seit über 430 Millionen Jahren hält und heute 80 Prozent der Pflanzen von Mykorrhiza besiedelt werden, zeigt, dass die Kombination erfolgreich ist.“

Kommunikation und Schutz. In ihrer Dissertation hat Hage-Ahmed Glashäuser voller Paradeiser untersucht und dabei die Wechselwirkungen im Wurzelbereich analysiert. „Die Kommunikation zwischen Pflanze und Symbiont und Pflanze und Pathogen kann zum Pflanzenschutz genutzt werden.“ Die Botenstoffe der Pflanze bzw. der Pilze in der Pflanzenwurzel fand sie als Ausscheidungen der Wurzeln, die in Kooperation mit Forschern der Uni Wien mit Gaschromatografie und Hochleistungsflüssigkeitschromatografie bestimmt wurden.

„Die Inhaltstoffe der Tomatenpflanzen ändern sich nach der Besiedlung mit Mykorrhiza-Pilzen und auch nach dem Befall mit Fusarium“, so Hage-Ahmed. Es werden sehr unterschiedliche Stoffe in den Wurzelraum abgegeben, worunter sich u.a. auch Flavonoide, also sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe, befinden. Doch welche Substanzen dies genau sind, die auf den Schaderreger abschreckend wirken oder den Symbionten fördern, konnte mit aktuellen Methoden nicht gezeigt werden. „Dazu bräuchte man viel größere Mengen der Substanzen oder noch viel genauere Bestimmungsmethoden“, erklärt die Leiterin der Pflanzenschutz-Abteilung der Boku, Siegrid Steinkellner.

Unerwartet war das Ergebnis, dass Fusarium in Pflanzen, die bereits von Mykorrhiza besiedelt waren, besser keimte. Eventuell werden die Schaderreger von Zuckerstoffen, die die Pflanze abgibt, angelockt. Das muss aber nicht zwangsläufig zu einer intensiveren Infektion durch den „bösen Pilz“ führen, da auch „gute“ Bewohner des Wurzelraums von Zuckern profitieren und diese verdrängen können.

Der Wurzelraum wird „Rhizosphäre“ genannt: Das geht einige Millimeter über die eigentlichen Wurzeln der Pflanze hinaus. „Dort tut sich enorm viel, die Kommunikation der Mikroorganismen in diesem Bereich ist noch kaum erforscht, obwohl die Symbiose zwischen Pilzen und Pflanzen im Boden seit über 100 Jahren untersucht wird“, sagt Steinkellner.

Auch bei Hobbygärtnern werden Mykorrhiza immer beliebter: Im Internet boomt der Handel mit Pilzkulturen für eine bessere Nährstoffversorgung der Gartenpflanzen (eine Werbung spricht gar von „Pflanzen-Viagra“).


Lauch und Basilikum. Die Boku-Forscherinnen arbeiten meist mit Wurzelpräparaten, denen nur ein bestimmter Mykorrhiza-Stamm eingeimpft wurde, damit erkennbar wird, welche Effekte dieser bestimmte Pilz auf den Pflanzenschutz und auf die Nährstoffaufnahme hat.

Zudem wollen sie wissen, welchen Einfluss benachbarte Pflanzen im Garten oder der Paradeiserzucht auf die Pilzbesiedelung haben: „Wenn man zwei Tomatenpflanzen nebeneinandersetzt, entwickelt sich eine zur stärkeren mit weniger Fusarium-Befall, während die andere von Fusarium angegriffen wird. Bei der dominanten Pflanze führt eine Mykorrhiza-Besiedelung zu einer verbesserten Abwehr gegen Fusarium“, so Hage-Ahmed.

Setzt man hingegen Lauch als Paradeisernachbarn, so verbessert sich die Mykorrhiza-Besiedelung um 20Prozent: Das führt zu größeren Tomatenpflanzen und dichterem Wurzelwerk. Zugleich ging der Befall von Fusarium bei der Paradeisern neben Lauch deutlich zurück. Auch Basilikum ist ein schützender Nachbar für Tomaten, der Fusarium-Befall reduziert: „Was auf dem Teller kombiniert wird, macht sich auch im Garten gut“, schmunzelt Steinkellner.


Alte Sorten. Doch die Gurke, die auf dem Teller auch gern mit der roten Frucht kombiniert wird, ist kein guter Wuchspartner für Paradeiserpflanzen: Sie zieht die Mykorrhiza-Besiedelung an sich und weg von der Tomate. Ähnlich lief es beim Fenchel, durch den Tomaten um 13 Prozent weniger Mykorrhiza-Wuchs aufwiesen als in der Kontrollgruppe. Der Fusarium-Befall wurde durch die Wuchspartner Gurke und Fenchel jedoch nicht erhöht.

Die Pflanzenschützerinnen untersuchten auch unterschiedliche Tomatensorten auf ihre Anfälligkeit für schädliche Pilze: „Ältere Sorten könnten natürliche Resistenzen haben, aber auch in neuen Sorten wurde die Fusarium-Anfälligkeit ,herausgezüchtet‘“, sagt Steinkellner. Die beliebte gelbe tränenförmige „Yellow Pear-shaped“, die „Kremser Perle“ und die fleischige Tomate „Marmande“ sind Vertreter der klassischen alten Landsorten. Im Vergleich mit modernen Paradeiserkulturen, die in Gewächshäusern intensiv genutzt werden, zeigte sich kein einheitliches Bild der Fusarium-Anfälligkeit oder der Mykorrhiza-Vorliebe: „Jede Sorte reagiert anders“, sagt Steinkellner.

Nun soll auch die große „Community“ der Bodenpilze genauer erforscht werden: Wie wirken sich verschiedene Mykorrhiza-Stämme zeitgleich auf Paradeiser- oder Basilikumpflanzen aus? „Wir untersuchen die Kommunikation von sechs Mykorrhiza-Stämmen auf zwei Fusarium-Arten. Das kommt der Situation auf dem Feld näher.“

Doch außerhalb des Labors, auf dem freien Feld, spielen noch viel mehr Faktoren bei der Besiedelung der Pflanze mit: die Bodenbearbeitung, das Pflanzenalter, die Düngung, Bewässerung, Trockenheit. Auch die „Vorkultur“ ist wichtig: Nach Raps oder Zuckerrüben, die beide gar nicht mit Mykorrhiza vergesellschaftet sind, wird eine Pflanze weniger Mykorrhiza-Partner in der Erde finden, als wenn dort zuvor Lauch oder andere Mykorrhiza-Liebhaber gewachsen sind.


Dünger hält Pilze ab. Auch intensive Düngung verringert den Mykorrhiza-Wuchs, da die Pflanze dann die Nährstoffe quasi frei Haus geliefert bekommt und den „Umweg“ über die Symbiose mit den Pilzen nicht notwendig hat. „Dass die klassische Düngung Pflanzen eher anfällig für Krankheiten wie Fusarium macht, ist ja keine Neuigkeit“, so Steinkellner.

Im Erwerbsanbau fällt der Mykorrhiza-Nutzen übrigens kaum ins Gewicht, da in Gewächshäusern ohnehin künstliches Substrat verwendet wird, in dem sich weder die positiven noch die negativen Pilze befinden, bzw. in Folientunneln auf dem Feld meist Paradeiserpflanzen verwendet werden, die resistent gegen Fusarium sind.

LEXIKON

Mykorrhiza wurden erstmals 1885 vom deutschen Biologen Albert Bernhard Frank an Waldbäumen beobachtet.

80 bis 90 Prozent aller Pflanzen werden in ihrem Wachstum durch Pilze gefördert. Die Pilze umschlingen die Pflanzenwurzeln und bilden einen „Myzelmantel“, über den die Pflanzenwurzeln Nährstoffe aus dem Boden aufnehmen.

Sowohl der Pilz als auch die Wirtspflanze haben davon Vorteile: Die Pflanze erhält mehr Nährstoffe, da das feine Pilzmyzel den Boden besser durchdringt, der Pilz bekommt Nahrung in Form von Kohlenhydraten, die die Pflanze durch Fotosynthese erzeugt hat.

Auch Orchideen leben vielfach mit Pilzen in Symbiose: Sie sind für die Keimung ihrer Samen unter natürlichen Bedingungen auf diese Symbiosepartner angewiesen.

("Die Presse", Print-Ausgabe, 12.05.2013)

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