KombiAktiv2 - Kombinierter Einsatz von bioaktiven sekundären Pflanzeninhaltsstoffen und wurzelsymbiotischen Mikroorganismen zur biologischen Kontrolle von Krankheiten in gartenbaulichen Kulturen

Abstract

Nachhaltige und wettbewerbsfähige pflanzliche Produktionssysteme erfordern den Einsatz von innovativen biologischen Pflanzen schutzstrategien. Sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe (SPS) können bei Anwendung an Pflanzen Phytopathogene direkt und/oder in direkt durch Induktion von Abwehrmechanismen in der Wirtspflanze hemmen. Vergleichbare Effekte können auch durch die Behandlung von Pflanzen mit wurzelsymbiotischen Mikroorganismen (WSM) erzielt werden. Durch kombinierte Anwendung von SPS und WSM kann sich deren Pflanzenschutzwirkung ergänzen und so Gesundheit und Leistung der Pflanzen stärken. Die Erreger Peronospora belbahrii (Falscher Mehltau [FM]) und Fusarium oxysporum f. sp. basilici (Fob) verursachen Krankheiten an Basilikum sowie Fusarium spp. wie F. oxysporum f. sp. asparagi (Foa) an Spargel. Das Auftreten dieser Erreger gefährdet in starkem Maße den Anbau beider Kulturen, für deren Bekämpfung derzeit keine Pflanzenschutzmittel zugelassen sind. Das Vorhaben KombiAktiv2 verfolgte daher das Ziel, die Pflanzenschutzwirkung einer kombinierten Anwendung von SPS (Rhabarberwurzelmaterial) und WSM (Pilz-, Bakterien-Isolate) gegen die genannten Pflanzenpathogene FM und Fob an Basilikum sowie Fusarium spp. an Spargel einschließlich deren ökonomische Realisierbarkeit zu prüfen. Im Rahmen des Projekts wurde die krankheitsunterdrückende Wirkung der antifungal wirksamen SPS aus Wurzeln von Rheumrhabarbarum und der bioaktiven WSM Trichoderma harzianum OMG16, Bacillus atrophaeus ABi03 und Pseudomonas sp. RU47 nach alleiniger und kombinierter Anwendung an den gartenbaulichen Kulturen Basilikum (Gefäßversuche gegen FM und Fob) und Spargel (Gefäß- und Feldversuche gegen Foa und Fusarium spp.) untersucht. Die Charakterisierung der SPS erfolgte mittels HPLC MS. Es wurden Gefäßversuche mit Spargeljungpflanzen sowie zwei Feldversuche mit Rhizom- bzw. Spargeljungpflanzen in Zusammenarbeit mit einem Praxisbetrieb durchgeführt. Auf Basis der erzielten Ergebnisse wurden mit einem Wirtschaftsexperten die wirtschaftlichen Verwertungsmöglichkeiten eruiert. Die SPS zeigten nach Sprüh-/Gießapplikation keine phytotoxischen Effekte an Basilikum und Spargel. Hauptkomponenten des applizierten SPS-Produktmusters waren die Stilbenderivate Piceatannol-Glucosid, Rhapontigenin, Rhaponticin und Desoxyrhaponticin. Die applizierten WSM besiedelten die Rhizosphäre (RH) bzw. den von der Wurzel beeinflussten Boden (WbB) der untersuchten Kulturen nach Gießapplikation. Eine ausreichende Besiedlung der WSM in der RH bzw. im WbB ist Voraussetzung für eine erfolgreiche Interaktion mit der Pflanze bzw. potentiellen Schutz der Pflanze vor Pathogenen. An Basilikum konnte gegen FM, mit einem hohen epidemischen Potential, und gegen Fob keine ausreichende krankheitsunterdrückende Wirkung der SPS und WSM beobachtet werden. Es zeigte sich jedoch eine pflanzenstärkende Wirkung der SPS und WSM sowohl nach alleiniger als auch nach kombinierter Anwendung. An Spargeljungpflanzen waren im Gefäßversuch nach kombinierter Anwendung der SPS und WSM (Gießapplikation) krankheitsunterdrückende Effekte gegen Fusarium spp. zu beobachten. Im Feld (Rhizompflanzung im Nachbauboden) war eine Überdauerung der WSM in der RH und im WbB von Spargel nach Prüfung der Besiedlungsdichte im zweiten Anbaujahr zu verzeichnen. Aussagen zum Einfluss der WSM/SPS auf das Pflanzenwachstum und die -gesundheit sind im Projektzeitraum an der mehrjährigen Spargelkultur nicht möglich. Die Ergebnisse der Versuche erlauben Hinweise auf krankheitsunterdrückende Effekte der kombinierten Anwendung von WSM und SPS gegenüber Fusarium spp. im Spargelanbau. Es sind jedoch weitere Versuche zur Applikationsweise (Zeitpunkt, Häufigkeit) über eine längere Versuchsdauer notwendig, um der Praxis Empfehlungen zur Anwendung von SPS/WSM geben zu können. Sustainable and competitive plant production systems require the use of innovative biological plant protection strategies. When applied to plants, plant secondary metabolites (SPS) can inhibit phytopathogens directly and/or indirectly by inducing defence mechanisms in the host plant. Comparable effects can also be achieved by treating plants with root symbiotic microorganisms (WSM). Combined application of SPS and WSM can complement each other's plant protection effect and thus improve health and performance of the plants. The pathogens Peronospora belbahrii (downy mildew [FM]) and Fusarium oxysporum f. sp. basilici (Fob) cause diseases on basil and Fusarium spp. such as F. oxysporum f. sp. asparagi (Foa) cause root rots on asparagus. The occurrence of these pathogens severely jeopardises the cultivation of both crops and no plant protection products are currently approved for their control. Therefore, the KombiAktiv2 project aimed to test the plant protection effect of a combined application of SPS (rhubarb root material) and WSM (fungal and bacterial isolates) against the plant pathogens FM and Fob on basil and Fusarium spp. on asparagus, including examination of economic feasibility. Within the project, the disease suppressive effect of antifungal SPS from roots of Rheum rhabarbarum and the bioactive WSM Trichoderma harzianum OMG16, Bacillus atrophaeus ABi03 and Pseudomonas sp. RU47 was investigated after single and combined application on the horticultural crops basil (pot trials against FM and Fob) and asparagus (pot and field trials against Foa and Fusarium spp.). Analytical characterization of the SPS was carried out by HPLC-MS. Pot trials with asparagus seedlings and two field trials with asparagus rhizomes/seedlings were carried out in cooperation with an asparagus growing company. Based on the results obtained, economic utilization possibilities were determined with an economic expert. SPS showed no phytotoxic effects on basil and asparagus after spray/pouring application. Main components of the applied SPS product sample were the stilbene derivatives piceatannol glucoside, rhapontigenin, rhaponticin and deoxyrhaponticin. The applied WSM colonized the rhizosphere (RH) or the root-affected soil (WbB) of the tested crops after pouring application. A sufficient colonization density of the WSM in the RH or WbB is a prerequisite for a successful interaction with the plant or potential protection of the plant against pathogens. On basil, no sufficient disease-suppressing effects of SPS and WSM could be observed against FM and Fob. However, a plant-strengthening effect of SPS and WSM was observed both after single and combined application. In pot experiments on asparagus seedlings, disease suppressive effects against Fusarium spp. were observed after combined application of SPS and WSM (pouring application). In the field (rhizome planting in with Fusarium contaminated soil), WSM persisted in RH or WbB of asparagus after testing the colonization density in the second year of cultivation. During the project period, statements on the influence of WSM/SPS on plant growth and health of the perennial asparagus crop are not possible. The results of the trials provide indications of disease-suppressing effects of the combined application of WSM and SPS against Fusarium spp. in asparagus cultivation. However, further trials on the method of application (timing, frequency) over a longer trial period are necessary in order to be able to make recommendations on the use of SPS/WSM in practice.