Natürlicher Dünger: Mykorrhiza für die Tomatenzucht Pilze machen Tomaten süßer

Sie sind süßer, gesünder und gehaltvoller: Tomaten, die mithilfe von geeigneten Pilzen gedüngt wurden. Welche Pilze sich für die ertragssteigernde Symbiose mit den Tomaten eignen, haben nun Pflanzenforscher von zwei Leibniz-Instituten herausgefunden. Der natürliche Dünger ist bereits kommerziell erhältlich und soll den Bedarf an herkömmlichen Phosphatdüngern reduzieren.

Halle (Saale), Gatersleben – Pilzsammler lassen ihren Blick nicht nur über den Boden streifen, sondern auch nach oben ins Blattwerk der Bäume. Denn die Bäume können ein Hinweis darauf sein, welche Pilze in der Nähe zu finden sind. Viele Pilze leben nämlich in einer Symbiose mit Bäumen oder anderen Pflanzen. Etwa 80 Prozent aller Landpflanzen gehen diese als Mykorrhiza bezeichnete Lebensgemeinschaft mit ca. 200 verschiedenen Arten von Mykorrhizapilzen ein.

Viele Pflanzenarten sind zum optimalen Wachstum auf ihre spezifischen Mykorrhizapilze angewiesen. Denn nachdem der Pilz die Wurzeln der Pflanze besiedelt hat, versorgt er seinen Wirt mit Wasser und Nährstoffen wie Stickstoff und Phosphat. Im Gegenzug erhält er von der Pflanze Zucker, der das eigene Überleben sichert. Als Ergebnis der Symbiose wächst die Pflanze schneller, bildet mehr Biomasse und Früchte und ist oft resistenter gegen Trockenstress und Krankheitsbefall. Über das unterirdische Pilzgeflecht können sogar mehrere Bäume untereinander Nährstoffe austauschen und sich so gegenseitig unterstützen, quasi in einer Art sozialem Netzwerk im Wald.

Anspruchsvolle Mykorrhiza

Prinzipiell wäre eine solche Mykorrhiza auch für Nutzpflanzen im Gewächshaus und auf dem Acker hilfreich. Allerdings steht die Kultivierung der Pilze als heilsbringende Symbiosepartner von Kulturpflanzen vor vielen Herausforderungen, da einige Pflanzenarten sich gar nicht mykorrhizieren lassen und andere die Symbiose nur unter bestimmten Bedingungen und bevorzugt mit bestimmten Pilzarten eingehen.

Hersteller von Mykorrhiza-Präparaten sind daher ständig auf der Suche nach passenden Pilzarten und optimalen Besiedlungsbedingungen für ausgewählte Kulturpflanzenarten. Für den kommerziellen Anbau von Tomatenpflanzen in Gewächshäusern beispielsweise gibt es bisher kein geeignetes Mykorrhizasubstrat. Unter Laborbedingungen hingegen können Tomaten gut mykorrhiziert werden, was am Leibniz-Institut für Pflanzenbiochemie (IPB) seit Jahren erfolgreich zu Forschungszwecken geschieht. Nun haben die Forscher begonnen, ihre Erkenntnisse vom Labor auf die Praxis der Tomatenzucht zu übertragen.

Die faszinierende Symbiose von Pilzen und Bäumen veranschaulicht dieses animierte Video des Bayerischen Staatsministeriums für Umwelt und Verbraucherschutz:

Pilze mögen keine Kokosmatten

Gemeinsam mit dem Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) suchten die Experten in einem Kooperationsprojekt zunächst nach tomatenspezifischen Mykorrhizapilzen, die mit kommerziellen Sorten wie Picolino und Brioso interagieren. Als geeignet erwies sich Rhizophagus irregularis, ein Mykorrhizapilz, der weltweit verbreitet ist und viele Pflanzenarten besiedelt.

Am IPB testete dann die Mykorrhiza-Expertin Prof. Bettina Hause mit ihrem Team verschiedene Bodensubstrate. In großen Gewächshäusern für den kommerziellen Anbau verwendet man meist Kokosmatten zur Anzucht der Pflanzen – in der Forschung hingegen Blähton. „Das Kokossubstrat erwies sich als gänzlich ungeeignet zur Mykorrhizierung“, sagt Hause. „Wir haben lange Testreihen mit Substraten durchgeführt, die unterschiedliche Kokos- und Torfanteile aufweisen, ehe wir eine geeignete Mischung fanden, auf der sich die Pflanzen mykorrhizieren lassen.“

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Weniger düngen, gleicher Ertrag?

Ein noch größeres Problem stellte die Düngung dar. Tomatenpflanzen lassen die Besiedlung durch den Mykorrhizapilz nur dann zu, wenn sie in Not sind. Unter Laborbedingungen stresst man die Pflanzen, indem man ihnen nur 20% ihrer benötigten Phosphatmenge zugesteht. Unter diesem Nährstoffmangel mykorrhizieren die Pflanzen sehr schnell, um mithilfe des Pilzes noch die letzten Mineralien aus dem Boden zu ziehen. Unter kommerziellen Anzuchtbedingungen hingegen werden die Pflanzen voll gedüngt, damit die Ernte reich und vollmundig ausfällt. Die IPB-Wissenschaftler fanden heraus, dass die Pflanzen bei einem Phosphatangebot von 70% die Besiedlung ihrer Wurzeln mit Rhizophagus irregularis zulassen, und zwar ohne dabei einen Ertragsverlust zu erfahren. „Die Mykorrhizierung erfolgt hier zwar langsam, aber sie ist stabil“, sagt Hause.

Mykorrhizierung als Geschmacksverstärker

Im Anschluss an die geglückte Mykorrhizierung unter Großanzuchtbedingungen entdeckten die Wissenschaftler, dass die Symbiose sich auch auf den Geschmack der Tomaten positiv auswirkt. Früchte von mykorrhizierten Pflanzen enthielten mehr Zucker, mehr antioxidativ wirksames Lycopin und sehr viel mehr Aminosäuren als jene der nicht-mykorrhizierten Kontrollpflanzen. Fazit: Wer gesunde und schmackhafte Tomaten will, sollte die Pflanzen mykorrhizieren. Mithilfe dieser Ergebnisse entwickelt das Unternehmen INOQ kommerziell erhältliche Mykorrhiza-Substrate, die von Züchtern und Gärtnern als natürlicher Dünger eingesetzt werden können. Besonders bei Tomaten-Großproduzenten wird sich dieser Schritt auch finanziell auswirken, da an mineralischem Phosphordünger gespart werden kann.

Vor allem wegen ihrer Fähigkeit, Phosphate aus dem Erdreich zu mobilisieren, spielen Mykorrhizapilze auch bei der Einsparung von Mineraldünger eine Rolle. Denn Experten schätzen, dass die natürlichen Vorräte an anorganischem Phosphor in ca. 40 bis 70 Jahren aufgebraucht sein werden. Mykorrhizapräparate finden zunehmend nicht nur im Garten- und Landschaftsbau Verwendung, sondern auch zur Rekultivierung von Bergbaufolgelandschaften, zur Sanierung von schwermetall- und salzbelasteten Flächen, bei Deponiebegrünungen und Aufforstungen.

Originalpublikation: Ramona Schubert, Stephanie Werner, Hillary Cirka, Philipp Rödel, Yudelsy Tandron Moya, Hans-Peter Mock, Imke Hutter, Gotthard Kunze & Bettina Hause: Effects of Arbuscular Mycorrhization on Fruit Quality in Industrialized Tomato Production, International Journal of Molecular Sciences 2020, 21 (19), 7029; DOI: 10.3390/ijms21197029

* S. Pieplow, Leibniz-Institut für Pflanzenbiochemie (IPB), 06120 Halle (Saale)

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