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Antagonisten

 

Das Konzept, Pathogene durch antagonistische Mikroorganismen zu bekämpfen, ist von zentraler Bedeutung im integrierten Pflanzenschutz. Seit ca. 20 Jahren wird versucht, den Feuerbranderreger mit epiphytisch lebenden Bakterien zu bekämpfen. Entscheidend für die antagonistische Wirkung ausgebrachter Bakterien ist die Fähigkeit, erfolgreich um Nährstoffe und besiedelbare Oberfläche zu konkurrieren sowie die Produktion von Hemmstoffen (s.u.). Um den Antagonisten einen Vorteil gegenüber dem Feuerbranderreger zu verschaffen, müssen diese ausgebracht werden, bevor eine Ausbreitung von Erwinia amylovora zu erwarten ist. Da die Entwicklung bakterieller Antagonisten in der Blüte stark von der Witterung abhängig ist (Temperatur und Feuchtigkeit), schwanken die Wirkungsgrade zwischen verschiedenen Standorten und Versuchsjahren sehr stark.

Potentielle Antagonisten müssen in der Lage sein, die Narbe zu besiedeln, sich dort zu vermehren, um dadurch Erwinia amylovora bereits frühzeitig im Wachstum zu inhibieren. Da der Feuerbranderreger über die Nektarien am Blütenboden (s.u.) in die Pflanze eindringt, müssen Antagonisten auch in der Lage sein, in diesem stark zuckerhaltigen Milieu zu wachsen. Bislang konnten mit Antagonisten nur Wirkungsgrade gegen Feuerbrand erreicht werden, die deutlich unter dem von dem Antibiotikum Streptomycin lagen. Als wirksame bakterielle Antagonisten gegen Feuerbrand sind die Stämme vom Pseudomonas fluorescens A506 und Pantoea agglomerans ( Erwinia herbicola ) C9-1 mit Abstand am besten untersucht. Sowohl Pseudomonas fluorescens A506 als auch Pantoea agglomerans C9-1 können beide die Narbenoberfläche von Apfel- und Birnenblüten sehr gut kolonisieren. Als grundlegende Wirkungsmechanismen werden daher Nahrungs- und Platzkonkurrenz angenommen.

Die Produktion von Antibiotika spielt bei Pantoea agglomerans C9-1 in der antagonistischen Wirkung gegen Feuerbrand eine Rolle. Bei Pseudomonas fluorescens A506 konnte dagegen Antibiose als antagonistisches Prinzip nicht detektiert werden. Meistens spielen in der antagonistischen Wirkung mehrere Wirkungsprinzipien zusammen. Weniger gut untersuchte Antagonisten sind nicht virulente Stämme von Erwinia amylovora, Hefen, Gram positive Bakterien wie z.B. Bacillus subtilis sowie Bakteriophagen. Die Wirkung dieser Antagonisten ist allerdings noch sehr unzureichend untersucht.

 

Hemmstofftest

Hemmstofftest

Ein antagonistisches Bakterium, das auf ein Filterplättchen in der Mitte einer Agarplatte aufgetragen wurde, verursacht nach 3 Tagen einen klaren kreisförmigen Hemmhof in einem Erwinia amylovora Bakterienrasen
Blüte

 

Im Rahmen eines Projekts, das sich mit Alternativen zur Bekämpfung der Krankheit Feuerbrand beschäftigt, konnte eine antagonistische Wirkung von Hefen gegen Feuerbrand in Freilandversuchen (s.u.) in den Jahren 2002 und 2003 nachgewiesen werden. Die Freilandversuche werden jährlich in Zusammenarbeit mit dem Pflanzenschutzdienst Baden-Württemberg und der Universität Heidelberg nach EPPO Richtlinie PP 1/166 (3) in der Versuchsfeldanlange in Kirschgartshausen unter praxisüblichen Bedingungen an Apfelbäumen der Sorte Gala durchgeführt. In dieser Versuchsanordnung erfolgte die Prüfung der Wirksamkeit alternativer Präparate zur Bekämpfung von Feuerbrand im Vergleich zu Plantomycin. Einzelne Bäume in der Versuchsanlage wurden künstlich mit einer Mischung aus drei Erwinia amylovora Stämmen infiziert, die als Inokulumquellen für die Sekundärinfektion durch Insekten, Wind oder Regen dienen sollten. Die Auswertung konzentrierte sich auf die sekundär infizierten Bäume, da diese Infektionsart der natürlichen am nächsten kommt.

Das auf lebenden Hefen basierende Mittel BP3012 erreichte im Jahr 2002 einen Wirkungsgrad von 46 % bei den sekundär infizierten Bäumen und damit die stärkste Befallsminderung. Mit Plantomycin als Referenzsubstanz konnte ein Wirkungsgrad bei den sekundär infizierten Apfelbäumen von 68 % erzielt werden. Im Versuchsjahr 2003 erreichte Plantomycin einen Wirkungsgrad von 71%. Von den zu testenden Mitteln zeigte das Hefemittel BPMC 2023 sowohl alleine als auch in Kombination mit Regalis (Prohexadion-Calcium) einen Wirkungsgrad von 52% bzw. 77%. Das Mittel Serenade ( Bacillus subtilis ) mit LBG 01F34 lag mit einem Wirkungsgrad von 57% ebenfalls in dieser Größenordnung. Die restlichen Mittel, die getestet wurden, zeigten niedrigere Wirkungsgrade (Menno Florades (Benzoesäure) 43%; Blight Ban (Pseudomonas fluorescens A506) + Sequestren (Eisenpräparat) 30%). Die erforderlichen Grundbedingungen für eine statistische Auswertung der Versuche waren durch die notwendige Anzahl von Blüten in den Versuchsgliedern sowie einem Befall von größer 5% in den unbehandelten Kontrollen in beiden Versuchsjahren gegeben.

Die Wirkung von Hefen gegen den Feuerbranderreger konnte auch in Kokulturversuchen (s.u.), die in Flüssigmedium durchgeführt wurden, nachgewiesen werden. Dazu wurde den Hefen ein Wachstumsvorsprung von 24 h gegenüber Erwinia amylovora gewährt, und der Erwiniatiter zu den Zeitpunkten 0 h, 24 h und 48 h nach dem Animpfen des Pathogens bestimmt. Bei einer Konzentration von 25% künstlichem Nektar, was den realistische Bedingungen in der Blüte entspricht, zeigten alle getesteten Hefestämme der Gattungen Aureobasidium pullulans und Metschnikowia pulcherrima eine hemmende Wirkung gegen Erwinia amylovora. Wurden Hefe und das Pathogen gleichzeitig angeimpft, war der hemmende Effekt auf Erwinia amylovora etwas schwächer ausgeprägt. Bei 1% künstlichem Nektar, zeigten nur die Stämme der Gattung Metschnikowia pulcherrima eine hemmende Wirkung auf das Feuerbrandpathogen. Beide Hefearten besitzen demnach eine hemmende Wirkung in Flüssigmedium gegen Erwinia amylovora. Worauf diese Wirkung im einzelnen beruht ist noch nicht erforscht. Denkbare Wirkungsmechanismen sind die Produktion antibakterieller Stoffe, die Absenkung des pH-Wertes im umgebenden Medium sowie Nahrungskonkurrenz. Möglicherweise ist eine Kombination unterschiedlicher Wirkungsmechanismen für die antagonistische Aktivität gegen Erwinia amylovora verantwortlich.

 

Weiterführende Literatur: Johnson K.B. and V.O. Stockwell (1998) Management of Fire Blight: A Case Study in Microbial Ecology. Annu. Rev. Phytopathol. 36:227-48

 

Diagramm der Behandlung
Befalls- und Wirkungsgrade verschiedener Hefemittel (BP3012, BPMC 2023), in Kombination mit Regalis (Prohexadion-Calcium) sowie Serenade ( Bacillus subtilis ) mit LBG01F34 (phosphorige Säure) gegen Feuerbrand in den Freilandversuchen 2002 und 2003 in Kirschgartshausen.
Diagramm Wachstum
Wachstum von Erwinia amylovora (Ea1/79) in Kokultur mit den antagonistischen Hefen Aureobasidium pullulans (A.p. CF10, A.p. CF40) und Metschnikowia pulcherrima (MSK1, M.p.2-4) in Basalmedium mit 25 % künstlichem Nektar und 24 h Wachstumsvorsprung der Hefen.


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