Minderung von pilzlichem Pathogenbefall im organischen Obstbau durch Zufuhr von Antioxidantien

Abstract

Im ökologischen Obstbau stellt der Apfelschorf (Venturia inaequalis (Cke.) Wint.) das mit Abstand größte Problem dar. Die Bekämpfung des pilzlichen Erregers trägt in erheblichem Maß zu den hohen Aufwandmengen an Kupfer bei (mind. 1,4 kg/ha Kupfersalze pro Jahr). Hohe Cu-Konzentrationen von mehr als 400 ppm in Böden führen zur Anreicherung dieses Schwermetalls in verschiedenen Pflanzenorganen. Solche Anreicherungen von Kupfer in Boden und Pflanze stellen ein mögliches Toxizitätsproblem für Mensch und Umwelt dar (BBÖ 1999). Da von gesetzlicher Seite her Restriktionen bezüglich der Aufwandmenge geplant sind, ist eine wirksame Alternative dringend erforderlich. In Vorstudien wurde festgestellt, dass die Applikation des antioxidativ wirksamen -Tocopherol (Vitamin E) an Apfel den Befall mit Apfelschorf um bis zu 70 % reduzieren konnte. Auch aus anderen Versuchen ist bekannt, dass die Applikation von Antioxidantien zur Bekämpfung von bestimmten Pathogenen eingesetzt werden kann (ELAD 1992; GÖNNER und SCHLÖSSER, 1992). Da Vitamin E lipophil ist, wurde -Tocopherol (0,5 %) unter Zusatz des Emulgators Lecithin (2,5 %) eingesetzt. Lecithin wurde als sogenannte Leerformulierung mit getestet. Unter kontrollierten Bedingungen wurden die beiden Applikationslösungen jeweils 24 h vor Inokulation mit dem Erreger Venturia inaequalis auf die Apfelsämlinge bis zum Abtropfzeitpunkt gesprüht. Hierdurch konnte 14 Tage nach der Inokulation eine Befallsreduktion von ca. 80 % im Vergleich zur unbehandelten Kontrolle erzielt werden. Die Messung des für Stresserkennung sensiblen Chlorophyllfluoreszenzparameters Fv/Fm zeigte, dass der Photosyntheseapparat frühestens 7 Tage nach der Inokulation durch die Infektion mit Venturia inaequalis beeinträchtigt wurde. Vierzehn Tage nach der Inokulation war Fv/Fm der unbehandelten und infizierten Pflanzen signifikant niedriger, im Vergleich zu Fv/Fm von mit Tocopherol und Lecithin vorbehandelten Pflanzen. Dies ist auf den geringeren Pathogenbefall bei den behandelten Pflanzen und die dadurch geringeren Schäden an den Blättern zurückzuführen. Die Messung der Chlorophyllgehalte ergab zu keinem der drei Messtermine (3, 7 und 14 Tage nach der Inokulation) einen signifikanten Unterschied und ist daher als Früherkennung von Stresssymptomen bei einer V. inaequalis-Infektion nicht geeignet. Die Untersuchung der Peroxidase- und Lipoxygenaseaktivitäten, die beide 14 Tage nach der Inokulation in den unbehandelten und infizierten Pflanzen signifikant höher war, als in den anderen Varianten, deutet auf eine Akkumulation von Wasserstoffperoxid, bzw. eine gesteigerte Oxidation ungesättigter Fettsäuren hin. Beides ist ein Zeichen für einen erhöhten oxidativen Stress in der Pflanze, der durch die Behandlung mit den Applikationslösungen und damit verbundenem reduzierten Befall vermindert werden konnte. Die Messung von Komponenten des pflanzeneigenen Abwehrsystems, -Tocopherol und Ascorbinsäure, ergab, dass der Tocopherolgehalt zunächst in den mit Vitamin E behandelten Pflanzen aufgrund der exogen zugeführten Fraktion anstieg. Während die endogenen Tocopherolgehalte in den anderen infizierten Apfelsämlingen absanken, waren die Tocopherolgehalte in den mit Tocopherol behandelten Sämlingen 14 Tage nach der Inokulation auf dem gleichen Niveau, wie bei den nicht infizierten Pflanzen. Der Abfall des Vitamingehaltes in den infizierten Pflanzen deutete auf einen Verbrauch des Tocopherols hin, das für die Inaktivierung von entstehenden Radikalen von der Pflanze benötigt wird. Auch der Ascorbinsäuregehalt sank 14 Tage nach der Inokulation in diesen Varianten ab. Die mit dem Vitamin E synergistisch wirkende Ascorbinsäure wird benötigt, um die bei der Detoxifizierung von übermäßig auftretenden freien Radikalen entstehenden Tocopheryl-Radikalen wieder in Tocopherol umzuwandeln. Der abfallende Ascorbatgehalt 14 Tage nach Inokulation ist somit auch mit der antioxidativen Tätigkeit in den unbehandelten, infizierten und mit Lecithin behandelten und infizierten Pflanzen zu erklären. Anders als beim Tocopherol kam es beim Ascorbat zu einem Anstieg des Gehaltes in der unbehandelten und inokulierten Variante 3 Tage nach der Inokulation. Hierbei könnte es sich um eine Reaktion der Pflanze auf das Eindringen des Pilzes in das Pflanzengewebe handeln, die die Pflanze bei der Abwehr unterstützt. Neben Veränderungen antioxidativ wirksamer Komponenten im Pflanzengewebe wurde auch die Veränderung der Blattoberfläche nach Applikation von -Tocopherol und Lecithin beobachtet. Anhand von rasterelektronenmikroskopischen Aufnahmen wurde sichtbar, dass der Spritzbelag die Oberfläche der Sämlingsblätter verändert. Somit könnte der reduzierte Befall mit V. inaequalis nicht nur durch die Tätigkeit antioxidativ wirksamer Substanzen, sondern auch durch für den Pilz erschwerte Penetrationsbedingungen erklärt werden. Pilze benötigen häufig bestimmte Signale für die Initiation bestimmter Entwicklungsphasen. Durch den Belag auf den Blättern könnte es dazu kommen, dass die Keimschläuche keinen Impuls für die Ausbildung des Appressoriums bekommt, und die Keimschläuche deshalb weiterwachsen. Des Weiteren ist es möglich, dass die Applikationslösungen vom Pathogen aufgenommen werden und es zu Störungen des pilzlichen Stoffwechsels kommt. Ein weiterer Nebeneffekt der Applikationslösungen ist das schnellere Abtrocknen der Blätter nach der Inokulation mit der wässrigen Sporenlösung. Während es bei nicht behandelten Blättern zu einer Tröpfchenbildung der Inokulumsuspension kommt, "zerlaufen" die Tropfen auf vorbehandelten Blättern und tropfen teilweise direkt ab. Der daraufhin wesentlich dünnere Wasserfilm bewirkt ein schnelleres Abtrocknen der Inokulationssuspension. Die Folge ist ein verkürzter Zeitraum in dem der Pilz sich in der Pflanze etablieren kann. Durch die geringere Penetrationsrate ist schon hier der zukünftige Befall durch den Pilz im Gegensatz zur unbehandelten Variante dezimiert. Unter Freilandbedingungen im Versuchsjahr 2002 konnten die unter kontrollierten Bedingungen gewonnenen sehr guten Ergebnisse bezüglich der Befallsreduktion nur teilweise wiedergespiegelt werden. Dies lag vor allem an dem extrem hohen Befallsdruck und der sich schnell verbreitenden Sporen von den unbehandelten Bäumen. Bei den beiden frühen Blattbonituren war jedoch ein vergleichsweise geringerer Befall der mit Tocopherol und Lecithin behandelten Bäume zu den unbehandelten Bäumen zu verzeichnen. Hinsichtlich der Fruchtqualitätsparameter gab es weder nach Behandlung mit der Antioxidantienlösung noch nach Behandlung mit der Leerformulierung signifikante Unterschiede. In weiteren Freilandversuchen sollte die Anwendbarkeit der Applikationslösungen somit nochmals getestet werden.