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Insektenvernichtende Pilze als Schlüssel zur biologischen Schädlingsbekämpfung

Mithilfe von mehr Wissen über die Ökologie von Schädlingen und Pilzen im Boden können neue und wirksamere biologische Schädlingsbekämpfungsmittel entwickelt werden. Sie könnten eine nützliche Alternative zum Einsatz chemischer Pestizide sein, bei dem Giftstoffe in der Umwelt zurückbleiben.

Lebensmittel und natürliche Ressourcen

Es werden bereits biologische Schädlingsbekämpfungsmittel auf der Grundlage spezieller Pilzarten produziert, die bestimmte Schadinsekten im Boden infizieren. Wirksamkeit und Zuverlässigkeit dieser biologischen Mittel können jedoch weiter verbessert werden, um ihren Anwendungsbereich zu erweitern. „Um die Schädlingsbekämpfung zu verbessern, möchten wir besser verstehen, wie sich diese Pilze in der Natur verhalten und – ganz allgemein – wie sie Insekten bekämpfen“, sagt Jürg Enkerli, Koordinator des Projekts INMIfungi und leitender Wissenschaftler bei Agroscope, dem landwirtschaftlichen Forschungszentrum des Schweizer Bundesrates. „Insektenpathogene Pilze entwickeln sich in bestimmten Umgebungen gut, während sie in anderen kaum zu finden sind“, stellt er fest. Das Projektteam wollte wissen, wie verschiedene Arten der Landnutzung und die vorherrschenden chemischen und physikalischen Bodenfaktoren die Abundanz und die Zusammensetzung der Gemeinschaften von Metarhizium beeinflussen, einer in vielen Gebieten Europas vorkommenden insektenpathogenen Pilzgattung.

Abundanz und Diversität von Metarhizium

Metarhizium wurde aus Bodenproben isoliert, die an 30 Standorten der Schweizer Nationalen Bodenbeobachtung (NABO) entnommen wurden und drei verschiedene Landnutzungstypen repräsentieren: Wald, Grünland und Ackerland. Die Forschungsgruppe maß Abundanz und Diversität des Pilzes, indem die Anzahl der Genotypen in jeder Bodenprobe untersucht wurde. Es wurde festgestellt, dass die Art der Landnutzung sowohl die Abundanz als auch die Zusammensetzung der Gemeinschaft beeinflusst. Auf Grünland war die Abundanz von Metarhizium am höchsten. „Außerdem fanden wir in Wäldern eine sehr spezifische Metarhizium-Gemeinschaft vor, die im Vergleich zum Grün- und Ackerland ganz anders war“, sagt Enkerli. „Das ergibt durchaus Sinn, denn Wälder sind eine ganz besondere Umgebung mit weniger Sonnenlicht, meist kühlen Temperaturen sowie charakteristischen Bodentypen und Pflanzengesellschaften“, erklärt Enkerli. Untersucht wurden außerdem verschiedene Bodenfaktoren, die für diesen Unterschied verantwortlich sein könnten. Festgestellt wurde, dass unter anderem das Kohlenstoff-Stickstoff-Verhältnis (C:N) in diesen Bodenproben ein wichtiger Faktor ist. Das C:N-Verhältnis der Wälder ist höher als das von Grün- und Ackerland. „Mit biologischer Bekämpfung wird versucht, die Schädlingspopulation zu regulieren, anstatt sie komplett auszulöschen. Finden wir also zum Beispiel einen Stamm, der bei einer bestimmten Art der Landnutzung gut funktioniert, könnte die Schädlingsbekämpfung durch den Einsatz von an die biologische Bekämpfung angepassten Stämmen verbessert werden“, fügt er hinzu.

Mit neuer Methode Arthropodenpopulationen erkennen

Bodenarthropoden, meist Insekten und auch Milben, sind die natürlichen Wirte für Pilze wie etwa Metarhizium. Das Forschungsteam geht davon aus, dass große und vielfältige Bodenarthropodenpopulationen ein wichtiger Faktor für die Entwicklung dieser Pilzpopulation sein könnten. Da es jedoch an Methoden mangelt, um Arthropodenpopulationen im Boden anstelle einzelner Arthropoden zu betrachten, wurde dies in der Vergangenheit nicht ausreichend erforscht. Das INMIfungi-Team hat nun mit finanzieller Unterstützung im Rahmen der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen eine Methode zur Untersuchung von Mikroarthropodenpopulationen entwickelt, die mit dem bloßen Auge kaum sichtbar sind. Es kam ein MacFadyen-Extraktor zum Einsatz, der die Temperatur der Bodenproben langsam erhöht. „Wie auch in der Natur versuchen die Arthropoden zu entkommen und können eingesammelt werden, wenn sie sich aus der Bodenprobe herausbewegen und in eine Sammelvorrichtung fallen“, erklärt Enkerli. Hunderte verschiedene Arthropodenarten werden auf diese Weise extrahiert und gemeinsam zermahlen. Dann wird die DNA extrahiert und es werden Markergene isoliert und sequenziert, woraus Tausende Sequenzen entstehen. Mit dieser Methode können größere Arthropoden-Gemeinschaften und ihre Auswirkungen auf die Entwicklung von Pilzen wie Metarhizium bewertet werden. Zusätzlich liefert sie ökologische Informationen in Bezug auf Einsatzmöglichkeiten in der biologischen Schädlingsbekämpfung.

Schlüsselbegriffe

INMIfungi, Pilze, Arthropoden, Gliederfüßer, Landnutzung, Bodennutzung, Grünland, Ackerland, Wald, Metarhizium

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25 Oktober 2019