Bakterium schützt Reispflanzen

Die steigende Erderwärmung wird für den Reisanbau zunehmend problematisch und führt immer öfter zu geringen Ernten und Hungerkrisen. Ernteausfälle durch Pflanzenpathogene verschärfen die Situation zusätzlich. Resistente Pflanzenzüchtungen sind laut einer Einschätzung der TU Graz derzeit die einzige Alternative zu  chemischen Pflanzenschutzmitteln – allerdings nicht sehr effizient. Sind die Pflanzen dank ihrer Züchtung resistent gegen ein Pathogen, werden sie nämlich meist anfälliger für andere Pathogene oder sind allgemein unter widrigen Umweltbedingungen weniger robust.

Bakterium führt zu Pathogenresistenz

Eine internationale Forschungsgruppe unter Beteiligung des Instituts für Umweltbiotechnologie der TU Graz untersucht daher seit einiger Zeit das Mikrobiom von Reispflanzensamen. So sollten  Korrelationen zwischen der Pflanzengesundheit und dem Vorkommen bestimmter Mikroorganismen festgestellt werden. Jetzt erfolgte der Durchbruch: Die Wissenschaftler identifizierten ein Bakterium im Sameninneren, das zu vollständiger Resistenz gegen ein bestimmtes Pathogen führen kann und auf natürliche Weise von einer Pflanzengeneration auf die andere übertragen wird. Die im Fachjournal Nature Plants veröffentlichten Erkenntnisse bieten eine vollständig neue Basis, um biologische Pflanzenschutzmittel zu designen und zusätzlich Biotoxine, die von Pflanzenpathogenen gebildet werden, zu reduzieren.

Konkret handelt es sich um das Bakterium Sphingomonas melonis, das eine organische Säure erzeugt, welche den pflanzenpathogenen Mikroorganismus Burkholderia plantarii lähmt und dadurch unschädlich macht.  Künftig könne dieser Mechanismus genutzt werden, um den Einsatz von Pflanzenschutzmitteln zu verringern und die Erträge zu erhöhen, meint Thomas Cernava vom Institut für Umweltbiotechnologie. Die Resistenz mit Sphingomonas könne, so der Experte, auf zuvor anfällige Reispflanzen übertragen werden und außerdem könne sich das Bakterium in bestimmten Genotypen der Reispflanze etablieren. Dadurch werde es auf folgende Generationen übertragen. 

“Enormes Potential”

Dem Bakterium auf die Spur waren die Wissenschaftler gekommen, weil sie bei der Untersuchung des Mikrobioms eine interessante Feststellung machten: Die gegen Burkholderia plantarii resistenten Pflanzen wurden von anderen Bakterien besiedelt, als die anfälligen. Besonders Mikroorganismen der Gattung Sphingomonas seien signifikant häufiger in Körnern resistenter Pflanzen zu finden.

„Bis dato ließ sich die vereinzelt auftretende Resistenz der Reispflanzen gegenüber diesem Pathogen (Burkholderia plantarii, Anm.) nicht erklären“, sagt Cernava, der weiter ausführt: „Das Potential dieser Erkenntnis ist enorm. In Zukunft wird man auf diese Strategie zurückgreifen können, um Pestizide in der Landwirtschaft zu reduzieren und gleichzeitig gute Ernteerträge zu erzielen.“