Fusarium-Pilze gehören zu den wichtigsten Schaderregern von Mais, Weizen und Gerste. In der Schweiz ist Fusarium graminearum der Haupterreger der gefürchteten Ährenfusariose von Weizen und Gerste, was häufig zu hohen Ertragsverlusten und einer Belastung der Ernte mit den Pilzgiften (Mykotoxinen) Deoxynivalenol (DON) und Zearalenon (ZEN) führt. Beide Mykotoxine gefährden die Gesundheit von Mensch und Tier. Enge Mais- und Getreidefruchtfolgen mit reduzierter Bodenbearbeitung fördern die Infektionen, weil beide Nutzpflanzenarten anfällig gegen F. graminearum sind und der Pilz auf den infizierten Ernterückständen überdauert.
Die biologische Bekämpfung mit Clonostachys rosea
Die biologische Bekämpfung der Ährenfusariose nutzt die Konkurrenz von Mikroorganismen (andere Pilze oder Bakterien) gegen Fusarium-Pilze. Untersuchungen haben gezeigt, dass der in der Schweiz natürlich vorkommende Bodenpilz Clonostachys rosea den Erreger F. graminearum auf Mais-Ernterückständen parasitieren kann und somit die Bildung der gefährlichen Fruchtkörper, welche im Frühjahr die infektiösen Sporen bilden, stark unterdrückt (Abbildung 2). Um diesen Effekt unter Freilandbedingungen zu überprüfen, wurden am Standort Agroscope-Reckenholz in Zürich Feldversuche durchgeführt. In diesen Versuchen wurde die Wirkung von C. rosea zur Regulierung der Ährenfusariose und zur Reduktion von Mykotoxinen in Weizen untersucht. Um den hohen Krankheitsdruck einer Mais-Weizen-Fruchtfolge bei reduzierter Bodenbearbeitung zu erzeugen, wurden Maisstängel nach der Ernte gesammelt und an- schliessend künstlich im Labor mit F. graminearum infiziert. Die infizierten Maisstängel wurden unter optimalen Wachstumsbedingungen mit verschiedenen Formulierungen von C. rosea oder nur mit Wasser (Kontrolle) behandelt und danach zwischen die Reihen von Winterweizen der Sorten Forel (mittlere Fusarium-Anfälligkeit) und Levis (hohe Anfälligkeit) ausgebracht.
Es ist möglich, durch eine biologische Behandlung den Krankheitsdruck zu reduzieren.
Ergebnisse unter Feldbedingungen
In beiden Versuchsjahren (Ernte 2017 und 2018) wurde der Befall und die Belastung mit Mykotoxinen durch die Behandlungen von F. graminearum-infizierten Mais-Rückständen mit C. rosea stark reduziert. In Körnern der Sorte Forel wurde im Vergleich zur infizierten, jedoch unbehandelten Kontrolle DON um bis zu 90 Prozent und ZEN um bis zu 78 Prozent reduziert. In der Sorte Levis wurde DON um bis zu 87 Prozent und ZEN um bis zu 92 Prozent reduziert (Abbildung 1). Gleichzeitig wurden die Erträge für Forel um bis zu 21 Prozent und für Levis um bis zu 39 Prozent gesteigert (Abbildung 1). Auf den mit C. rosea behandelten Maisstängeln wurden im Vergleich zur unbehandelten Kontrolle deutlich weniger Fruchtkörper gebildet (Abbildung 2). Somit konnte erstmals gezeigt werden, dass es möglich ist, durch eine biologische Behandlung von Mais-Ernterückständen den Krankheitsdruck und damit die Mykotoxin-Belastung im nachfolgenden Winterweizen substanziell zu reduzieren.
Abbildung 2: Biologische Bekämpfung von Fusarium graminearum mit Clonostachys rosea auf infizierten Maisstängeln. Unbehandelter Maisstängel (links) mit reifen Fruchtkörpern, welche während der Blüte infektiöse Sporen ausschleudern und(rechts) mit C. rosea behandelter Maisstängel mit parasitierten Fruchtkörpern.
Maisstängel ohne Behandlung mit C. rosea (oben) und mit C. rosea- Behandlung (unten).
Erklärung: Reduktion der Mykotoxine Deoxynivalenol (DON) und Zearalenon (ZEN), sowie Zunahme des Ertrags der Winterweizen-
Sorten Forel und Levis nach der Behandlung mit Fusarium graminearum- infizierten Maisstängeln mit verschiedenen Formulierungen von Clonostachys rosea. WP = wasserdispergierbares Pulver. Öl = Zugabe von Sonnenblumenöl und UV- Schutz. Kontrolle: infizierte, unbehandelte Maisstängel. Balkendiagramme: Durchschnitt über zwei Jahre (Ernten 2017 und 2018); Fehlerbalken: Standardfehler des Mittelwertes.
Zukunft der biologischen Bekämpfung mit C. rosea
In einer neuen Versuchsreihe wird der Einsatz des natürlichen Gegenspielers direkt während des Mulchens der Mais-Ernterückstände untersucht. Dabei werden sowohl die Etablierung von C. rosea auf Maisstängeln als auch der Erfolg der biologischen Behandlung gegen verschiedene Fusarium-Pilze quantitativ untersucht. Das Ziel ist, eine anwendbare und nachhaltige Lösung in einem einzigen Arbeitsschritt zu entwickeln, um die Belastung mit Mykotoxinen zu reduzieren.
Wissenschaftliche Publikation
Gimeno A., et al. (2020) From laboratory to the field: biological control of Fusarium graminearum on infected maize crop residues. Journal of Applied Micro biology 129 : 680 – 694.
