Biologische Schädlingsbekämpfung Kartoffeln vor Fadenwürmern schützen – ohne Pestizide

Weniger Pestizide für mehr Kartoffeln. An der Hochschule Bielefeld entwickelt eine Forscherin neue Strategien zur biologischen Schädlingsbekämpfung. Dabei setzt sie auf einen Pilz, um Fadenwürmer von den Wurzeln der Kartoffelpflanzen zu vertreiben.

Als Pommes, Püree, gekocht oder gebraten – die Kartoffel ist ein wesentlicher Bestandteil der menschlichen Ernährung. Leider befallen auch Nematoden (Fadenwürmer) die Kartoffelpflanze, insbesondere deren Wurzeln. „Die Fadenwürmer nisten sich in den Wurzeln der Kartoffelpflanze ein und saugen die Zellen aus. Das kann zu massiven Pflanzenschäden und erheblichen Ernteverlusten führen“, erklärt Jana Könker. Im Rahmen ihrer Promotion hat sie sich mit einer biologischen Lösung befasst, bei der ein Pilz und eine Pflanze eine zentrale Rolle spielen.

Seit 2019 forscht Könker am Institut für Angewandte Materialforschung (BifAM) der Hochschule Bielefeld (HSBI). Ihr Projekt „Fork“ („Entwicklung von innovativen Formulierungsverfahren mit Nutzpilzen als neuartige Pflanzenstärkungsmittel für die Kartoffelfruchtfolge“) wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert. „Es geht um Verfahren zur biologischen Pflanzenstärkung und Schädlingsbekämpfung, letztlich um eine gesunde, widerstandsfähige und ertragreiche Kartoffel“, erläutert Projektleiter Professor Dr. Anant Patel, Leiter der Arbeitsgruppe „Fermentation and Formulation of Biologicals and Chemicals“ an der HSBI und Vizepräsident für Forschung und Entwicklung.

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Ein Pilz als natürlicher Feind der Kartoffelschädlinge

Könker konzentriert sich in ihrer Dissertation auf die Bekämpfung von Nematoden. „Nematoden sind spannende Organismen mit vielfältigen Lebens- und Anpassungsstrategien“, sagt die 30-Jährige, die bereits in ihrer Masterarbeit Nematoden in Süßgewässern untersucht hat. Nun arbeitet sie an landwirtschaftlichen Anwendungen und betont: „Gegen Nematoden im Boden gibt es aktuell nur wenige Möglichkeiten.“ Chemische Bekämpfungsmittel sind im Freiland in Deutschland verboten, da sie erhebliche Umweltschäden verursachen. Alternativen wie der Anbau resistenter Pflanzen oder die Schwarzbrache, bei der Felder zeitweise unbewirtschaftet bleiben, sind aufwendig und wirtschaftlich nachteilig.

In ihrer Forschung hat Könker Pochonia chlamydosporia als natürlichen Feind der Nematoden identifiziert. „Dieser Bodenpilz ernährt sich mit Vorliebe von den Fadenwürmern“, erklärt sie. Die Herausforderung besteht darin, den Pilz effektiv in das landwirtschaftliche System zu integrieren. „Wir arbeiten hauptsächlich an der Formulierung, also daran, das Prinzip in eine technisch anwendbare Form zu bringen“, ergänzt Patel. Verschiedene Ansätze wurden geprüft, beispielsweise das Ausbringen des Pilzes in Nährlösungen. „Dazu braucht es einen Tankwagen, der zunächst befüllt werden müsste, und zahlreiche Extrafahrten auf dem Acker – wenig praktikabel in der ohnehin schon zeitintensiven Landwirtschaft.“

Zwischenfruchtsaaten als Träger für den Pilz

Könker hat schließlich ein besseres Vehikel für den Pilz gefunden: Die Phacelia, auch Büschelschön oder Bienenfreund genannt. „Sie kann in beliebige Fruchtfolgen eingebracht werden, ist weniger anfällig für gängige Pflanzenkrankheiten, verträgt sich mit dem Pilz und wird von den Nematoden nicht allzu sehr gemocht“, zählt die Forscherin die Vorteile auf. Zudem ist sie eine beliebte Zwischenfrucht, die zur Gründünung dient und bereits routinemäßig ausgesät wird.

Die Idee der Forscherin sieht nun so aus: Der Pilz wird mit dem Phacelia-Saatgut verbunden und in einem Arbeitsgang aufs Feld gebracht. Für die Nematoden bedeutet das eine Art Doppelschlag: „Sie erhalten kaum Nahrung, da sie Phacelia nicht mögen, und noch dazu bekommen sie es mit einem Fressfeind zu tun“, erklärt Könker. Nach der Aussaat der Phacelia profitieren Kartoffeln oder andere Gemüsesorten von der reduzierten Schädlingsdichte.

Im Labor wurden die Wachstumsbedingungen des Pilzes untersucht, darunter Temperatur, pH-Wert und Nährstoffbedarf. Gemeinsam mit Partnern aus der Agrarwirtschaft entwickelte Könker ein biokompatibles Verfahren, um den Pilz erfolgreich mit dem Saatgut zu verbinden.

Erste Tests im Gewächshaus

Im Freilandversuch stellte sich die Umsetzung als komplex heraus. „Niemand möchte auf seinem Feld zusätzliche Nematoden haben“, sagt Könker. Deshalb wurden kontrollierte Versuche in Töpfen durchgeführt, bei denen die Erde gezielt mit Nematoden kontaminiert wurde. Die ersten Versuche waren aufgrund von Witterungsbedingungen nicht erfolgreich. Dennoch zeigten Gewächshausversuche, dass das Prinzip funktioniert.

Zusätzlich analysierte Könker mittels RNA-Sequenzierung die Interaktionen zwischen Pilz, Nematoden und Phacelia. „Das ist ein wichtiger Schritt in der Forschung und Anwendung biologischer Schädlingsbekämpfung sowie zur Reduzierung des Pestizideinsatzes“, betont Projektleiter Patel. Könker ergänzt: „Ich finde es wichtig, die ökologischen Mechanismen zu nutzen, um die Versorgung der Menschen zu gewährleisten, ohne die Umwelt stärker zu belasten als unbedingt notwendig.“

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