Bakterien retten Pflanzen vor Wurzelfäule

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Max-Planck-Institut für chemische Ökologie

Mix verschiedener Bakterienstämme brachte positive Effekte

Lediglich bei den Pflanzen, die zuvor mit einem Mix nützlicher Bodenbakterien behandelt worden waren, war ein Rückgang der Sterblichkeit zu verbuchen. Die Wissenschaftler schauten sich daraufhin die Wirkung dieser Bakteriengemeinschaft genauer an und verglichen Pflanzen, die mit jeweils zwei, drei oder fünf verschiedenen Bakterienstämmen behandelt worden waren. Während die Behandlung mit nur zwei Bakterienstämmen praktisch keine Wirkung hatte, starben deutlich weniger Pflanzen bei einer Behandlung mit drei oder fünf Bakterienstämmen. Insgesamt wurde sowohl bei In-vitro-Versuchen als auch bei den Feldversuchen deutlich, dass einzelne Bakterienstämme erst im Zusammenwirken mit anderen Bakterien ihre volle Wirkung entfalteten und dazu beitrugen, dass es gesündere Pflanzen mit einer längeren Lebenszeit gab.

„Dass Pflanzen einen guten Boden brauchen, hat eine tiefere Bedeutung als uns bislang bewusst war. Es bedeutet schlicht, dass eine ausgewogene Mikrobengemeinschaft entscheidend dazu beiträgt, dass Pflanzen wachsen können und gesund bleiben. Bisher wurden zwar einzelne Bakterienstämme in der Landwirtschaft eingesetzt. Aber Bakterien leben nicht allein, sie bilden Lebensgemeinschaften, die sich gegenseitig ergänzen und nur in Wechselwirkung ihre positive Wirkung auf die Pflanzengesundheit entfalten können“, sagt Arne Weinhold, der die Projektgruppe „Mikrobielle Interaktionen mit Nicotiana attenuata“ leitet.

Die Natur ist oft in der Lage, ihre Probleme selbst zu lösen

„Unsere Ergebnisse zeigen erneut, dass wir eine Menge lernen können, wenn wir genau hinschauen, wie die Natur selbst ihre Probleme löst. Die Pilzkrankheit trat letztendlich nur deshalb auf, weil wir das natürliche Verhalten der Pflanzen missachteten und stattdessen landwirtschaftliche Methoden angewandten“, erläutert Ian Baldwin, der den Kojotentabak wie kein anderer kennt. Die einjährige Wildpflanze braucht in der Natur bestimmte Bedingungen, damit ihre Samen, die über viele Jahre im Boden warten können, keimen. Eine wichtige Voraussetzung sind verbrannte Böden als Folge von Flächenbränden nach Blitzeinschlägen. Die wilden Tabakpflanzen wechseln so beständig ihren Standort. Frühere Untersuchungen zeigten, dass bereits die Tabakkeimlinge über die Produktion von Ethylen bestimmte Wurzelbakterien rekrutieren und so selbst ihr „Wurzelmikrobiom“ mitgestalten.

Weitere Untersuchungen sind jetzt notwendig, um herauszufinden, wie der durch die Bakterien vermittelte Schutzmechanismus funktioniert, ob und wie sich die einzelnen Bakterienarten gegenseitig ergänzen und in ihrer Wirkungsweise synergistisch verstärken. „Monokulturen können in der Landwirtschaft auf Dauer zu immer größeren Ernteschäden führen. Wir müssen lernen, die Wechselwirkungen zwischen Pflanzen und der unglaublich diversen Mikrobengemeinschaft im Boden zu verstehen, um herauszufinden, wie dieses komplexe Ökosystem in Ungleichgewicht geraten kann“, meint Rakesh Santhanam aus Indien, einer der drei Erstautoren und derzeit Doktorand der International Max Planck Research School, der ebenso wie seine Co-Autorin Van Thi Luu aus Vietnam bei Ian Baldwin promoviert. Und Van Thi Luu, die Stipendiatin der International Leibniz Research School for Microbial and Biomolecular Interactions ist, ergänzt: „Jede Pflanze sucht sich je nach Standort ihre bakteriellen Helfer aus. Wenn es uns gelingt, diese zu identifizieren und entsprechend anzureichern, damit die Pflanze sie frühzeitig für ihr Mikrobiom gewinnen kann, könnten wir einen enormen Beitrag zum Pflanzenschutz leisten.“

Originalpublikation: Santhanam, R., Luu, V. T., Weinhold, A., Goldberg, J., Oh, Y, Baldwin, I. T. (2015). Native root-associated bacteria rescue a plant from a sudden-wilt disease that emerged during continuous cropping. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. Doi 10.1073/pnas.1505765112

* A. Overmeyer, Max-Planck-Institut für chemische Ökologie, 07745 Jena

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