Inhaltsverzeichnis:

Pilze Können Pflanzen Vor Krankheiten Und Globaler Erwärmung Bewahren
Pilze Können Pflanzen Vor Krankheiten Und Globaler Erwärmung Bewahren

Video: Pilze Können Pflanzen Vor Krankheiten Und Globaler Erwärmung Bewahren

Video: Pilze & Pflanzen: Mykorrhiza, Schimmel- & Zersetzerpilze in Rindenmulch & Blumenerde. 2022, Dezember
Anonim

Endophyten, die in Pflanzenzellen leben, könnten eine Reihe von Vorteilen bringen.

Während Wissenschaftler versuchen, Pflanzen gegen Krankheiten und die Auswirkungen des Klimawandels widerstandsfähig zu machen, wenden sie sich an einen möglicherweise unwahrscheinlichen Champion: Pilze.

Insbesondere untersuchen sie Endophyten, eine Art Pilz (oder Bakterien), der im Pflanzengewebe lebt und keine offensichtlichen negativen Auswirkungen auf seine Wirte hat. Endophyten bieten jedoch einen wichtigen Schutz für Pflanzen, weshalb sich die Forscher darauf konzentrieren, wie die Organismen kommerziell zur Verbesserung der Ernährungssicherheit eingesetzt werden können.

Obwohl Endophyten in Geweben leben und in der Pflanzenwelt allgegenwärtig sind, wussten Wissenschaftler erst vor relativ kurzer Zeit von ihrer Existenz, sagte Brian Murphy, Botaniker am Trinity College in Dublin.

Murphy untersucht derzeit, wie Pilzendophyten zum Schutz von Gerste vor krankheitsverursachenden Pilzen eingesetzt werden können, und veröffentlichte kürzlich einige vielversprechende Ergebnisse in der Zeitschrift BioControl.

In der Studie kultivierten Murphy und seine Mitarbeiter Gerstensamen, die nicht mit Fungiziden behandelt worden waren, um festzustellen, wie wirksam 10 Arten von Pilzendophyten bei der Verhinderung oder Verlangsamung des Ausbruchs von Krankheiten waren. Die Samen wurden in einer Vielzahl von Medien kultiviert und die Endophyten wurden entweder in einem Cocktail oder einzeln aufgetragen.

Sie fanden heraus, dass die Anwendung spezifischer Arten von Pilzendophyten, die aus in Dublin wachsender wilder Gerste isoliert wurden, die Entwicklung von durch Samen übertragenen Infektionen in Gerste unterdrückte, ohne das pflanzeneigene Abwehrsystem zu aktivieren. Samen, die nicht mit den Pilzen behandelt wurden, entwickelten laut der Studie einige der verheerendsten Sorten von Gerstenpathogenen.

Die Art des Endophyten, der die größte Fähigkeit hatte, das Wachstum von Krankheitserregern zu unterdrücken, konnte auch das Wachstum von "take-all" verlangsamen, einer Wurzelkrankheit, die auch Weizen und Hafer betrifft. Dies könnte bedeuten, dass Endophyten die Fähigkeit haben, als allgemeinere "Biokontrollmittel" zu dienen, aber Forscher werden dies ohne weitere Forschung nicht sicher wissen.

Feldtests und eine Kompatibilitätsbibliothek

Die Studie gewinnt das Interesse der europäischen Agrarindustrie, und Murphys Labor arbeitet informell mit einem großen Unternehmen zusammen, um seine Endophyten für Gerstenbauern kommerziell verfügbar zu machen. Der nächste Schritt wird darin bestehen, die Forschung aus dem Labor in Feldversuche zu bringen, deren Abschluss voraussichtlich drei Jahre dauern wird.

Wenn sich die Verwendung von Endophyten als Mittel zur Bekämpfung von Krankheiten als praktikabel erweist, könnte dies weltweit eine breite Anwendbarkeit haben, da Gerste das vierthäufigste Getreidekorn der Welt ist.

"Wir wissen nicht, wie sich diese Organismen in einer Feldumgebung verhalten werden", sagte Murphy. "Wir hoffen, dass ein oder möglicherweise ein Cocktail aus Endophyten den Pflanzen helfen kann, aber wir können keine Ergebnisse vorhersagen."

"Das andere große Problem sind die Kosten", sagte Murphy. Wenn die Ausweitung der Produktion teurer ist als die Herstellung von Fungiziden, ist eine Vermarktung unwahrscheinlich. Wenn sich die Entwicklung jedoch weiterentwickelt, könnte der Einsatz von Endophyten die langfristigen Kosten senken.

"Da wir jeden Samen einzeln [mit Endophyten] beschichten, können wir möglicherweise eine sich selbst tragende Population [von Pilzen] im Boden haben", sagte Murphy.

Von den 10 getesteten Pilzendophyten stammten die beiden besten Performer aus wilder Gerste, die in sandigen, schlammigen Böden mit relativ hohem Salzgehalt und geringer Feuchtigkeit wächst. Im Labor zeigten Endophyten, die in sandigen und schlammigen Bodenkulturen gezüchtet wurden, eine deutlich bessere Leistung als solche, die in künstlichen Medien kultiviert wurden.

Die Forschung legt nahe, dass die Bodenbedingungen eine wichtige Rolle bei der Fähigkeit von Endophyten spielen, Infektionen zu unterdrücken. Dies bedeutet auch, dass Endophyten bestimmte Bedingungen haben, unter denen sie am effektivsten sind, was wichtige Auswirkungen auf die Kommerzialisierung ihrer Verwendung hat. Pilze, die in Indien gut für Gerste geeignet sind, würden der in Irland angebauten Gerste nicht unbedingt helfen und umgekehrt.

Um diese Einschränkung zu umgehen, hofft Murphy, eines Tages eine "Kompatibilitätsbibliothek" entwickeln zu können, die den Produzenten hilft, den richtigen Endophyten an ihre spezifischen Wachstumsbedingungen und Pflanzensorten anzupassen.

Endophyten sind nicht nur zur Bekämpfung krankheitserregender Pilze geeignet. Sie helfen Pflanzen auch dabei, eine Vielzahl von Umweltstressoren zu überleben. In einem separaten Experiment setzte Murphy Pflanzen Trockenheit, Nährstoff- und Krankheitserregerstress aus, um festzustellen, ob Endophyten den Pflanzen helfen könnten, mehrere widrige Bedingungen zu überleben.

"Wir haben fantastische Vorteile gefunden", sagte er. "Wir haben diese Pflanzen gleichzeitig mit ihnen geschlagen und sie wirklich leiden lassen. Die mit Endophyten behandelten Pflanzen hatten die sechsfache Überlebensrate wie die ohne. Es ist buchstäblich der Unterschied zwischen Leben und Tod."

Pilze helfen Pflanzen, weniger Wasser zu verbrauchen

Für Murphy werden die Pilze eine Schlüsselrolle in der "grünen Revolution" spielen, die die globale Landwirtschaft von der starken Abhängigkeit von chemischen Fungiziden und Düngemitteln abbringen wird.

Die Anfänge dieser Verschiebung könnten bereits im Gange sein. Auf der anderen Seite des Atlantiks treiben Forscher in Seattle die Kommerzialisierung von Endophyten voran, um Pflanzen widerstandsfähiger gegen abiotische Belastungen zu machen, von denen erwartet wird, dass sie mit dem Klimawandel häufiger auftreten.

Rusty Rodriguez, der Gründer und CEO von Symbiogenics, einem gemeinnützigen Forschungsunternehmen, führt Studien darüber durch, wie Pilzendophyten verwendet werden können, um Pflanzen zu helfen, Trockenheit, hohen Temperaturen und hohem Salzgehalt im Boden besser zu widerstehen.

"Wir haben festgestellt, dass sie erheblich zur Verbesserung der Verträglichkeit dieser Pflanzen beitragen können", sagte er. "Die Endophyten machen sie effizienter."

Effizientere Pflanzen benötigen weniger Wasser und Nährstoffe, um zu gedeihen, was den Bedarf an chemischen Düngemitteln sowie die Menge der aus Ackerland freigesetzten Lachgasemissionen verringert.

Anders als in Murphys Studie, in der die Fähigkeit der Endophyten, Pilzkrankheiten zu bekämpfen, mit der Art der Medien zusammenhängt, in denen die Pflanze wächst, gab Rodriguez an, dass es für die Pilze, die er in seinen Studien verwendete, keine derartigen Einschränkungen gab. Endophyten müssen jedoch kulturspezifisch sein.

"Wir haben Feldtests in vielen verschiedenen Staaten, in verschiedenen Klimazonen und Bodenbedingungen durchgeführt, und bemerkenswerterweise schien das keine Rolle zu spielen", sagte er.

Bisher haben die Forscher die Pilze mit einer Vielzahl von Kulturen getestet, darunter Gerste, Weizen, Mais und Sojabohnen sowie Sorghum, Luzerne und eine Reihe von Gemüse.

Nach etwa einem Jahrhundert intensiven Einsatzes von Chemikalien in der Landwirtschaft, so Rodriguez, verlagere sich der Fokus unter den Forschern.

"Die Inputs für die Landwirtschaft werden in den kommenden Jahren drastisch sinken", sagte Rodriguez.

Es gibt auch mehr kommerzielle Unterstützung für Studien wie Murphy's, bei denen Pilze anstelle von Chemikalien zur Bekämpfung von Pflanzenkrankheiten verwendet werden.

Für seine eigene Forschung geht Rodriguez davon aus, dass eine Produktlinie mit Endophyten namens Bioensure noch in diesem Jahr im Handel erhältlich sein wird.

Beliebt nach Thema