Göttingen, Germany
September 30, 2020
Forscherinnen und Forscher der Universität Göttingen haben herausgefunden, dass die Sporen des Pilzes Trichoderma, der in manchen biologischen Pflanzenschutzmitteln enthalten ist, eine schwere Kolbenfäule an Mais auslösen können. - Foto: Annette Pfordt
Protecting crops against pests and diseases is essential to ensure a secure food supply. Around 95 percent of food comes from conventional agriculture, which uses chemical pesticides to keep crops healthy. Increasingly, however, organic pesticides are also being sought as an alternative. Some organic pesticides contain live spores of the fungus Trichoderma, which have the ability to suppress other pathogens. Researchers at the University of Göttingen have now discovered that one Trichoderma species can cause severe rot in cobs of maize (corn). The results were published in the journal Frontiers in Agronomy.
Bei betroffenen Pflanzen bildeten sich graugrüne Sporenbeläge auf den Körnern und zwischen den Lieschblättern der Kolben. - Foto: Annette Pfordt
The massive outbreak of a previously unknown species of Trichoderma on corn cobs in Europe was first detected in Southern Germany in 2018. In affected plants, grey-green spore layers formed on the grains of corn and between the leaves that form the husks of the cobs. In addition, the infested grains germinated prematurely. For this study, the scientists brought maize plants in the greenhouse into contact with Trichoderma by inoculation. They were then able to prove that the dry matter content of the maize cobs is greatly reduced. Annette Pfordt, PhD student at the Department of Crop Sciences of the University of Göttingen and first author of the study, analysed 18 separate Trichoderma strains mainly from maize cobs in Southern Germany and France over two years. She found that some of these strains are highly aggressive with a cob infestation of 95 to 100 percent. By means of molecular genetic analyses, these spores could be assigned to the relatively new species Trichoderma afroharzianum. Within this species of fungus, previously unknown plant-pathogenic strains seem to have evolved which are now responsible for this newly discovered disease affecting maize.
"The species used in organic plant protection products is a close relative, namely Trichoderma harzianum. Strains of this species were not as aggressive in the study, but in the inoculation experiments they also led to a slight infestation on the cob," says Pfordt. "Although the investigations carried out so far show that the Trichoderma strains used in organic plant protection products differ from the aggressive forms now found, it is also clear that the risks from the use of living microorganisms in plant protection must be thoroughly investigated," adds Professor Andreas von Tiedemann, head of the Department of Plant Pathology and Protection at the University of Göttingen.
In vegetable growing, "Trichoderma agents" can be used, for example to control diseases such as Botrytis (grey mould) or Fusarium and to reduce rotting pathogens on the crop products. Various organic products containing Trichoderma are available on the market. They are used almost exclusively in organic farming. Trichoderma species belong to the ascomycetes and are found worldwide in the soil, on plant roots, in decaying plant remains and on wood. They act as decomposers of substrates and as antagonists of other microorganisms. This is the first time that they have been described as pathogens on plants.
Original publication: Annette Pfordt, Simon Schiwek, Petr Karlovsky, Andreas von Tiedemann. Trichoderma afroharzianum ear rot - a new disease on maize in Europe. Frontiers in Agronomy (2020). https://doi.org/10.3389/fagro.2020.547758
Können biologische Pflanzenschutzmittel Pflanzen schaden? Forscherinnen und Forscher der Universität Göttingen entdecken neue Maiskrankheit
Der Schutz der Kulturpflanzen vor Schädlingen und Krankheiten ist eine essenzielle Voraussetzung für die sichere Versorgung mit Lebensmitteln. Etwa 95 Prozent der Lebensmittel stammen aus konventioneller Landwirtschaft, die zur Gesunderhaltung der Pflanzen auch chemische Pflanzenschutzmittel einsetzt. Zunehmend wird aber auch nach biologischen Pflanzenschutzmitteln als Alternative gesucht. Einige biologische Pflanzenschutzmittel enthalten lebende Sporen des Pilzes Trichoderma, welche die Fähigkeit haben, andere Krankheitserreger zurückzudrängen. Forscherinnen und Forscher der Universität Göttingen haben nun herausgefunden, dass eine Trichoderma-Art eine schwere Kolbenfäule an Mais auslösen kann. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift Frontiers in Agronomy erschienen.
Das massive Auftreten einer bislang in Europa unbekannten Trichoderma-Art an Maiskolben ließ sich erstmals 2018 in Süddeutschland feststellen. Bei betroffenen Pflanzen bildeten sich graugrüne Sporenbeläge auf den Körnern und zwischen den Lieschblättern der Kolben. Zudem keimten die befallenen Körner verfrüht aus. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler brachten für die aktuelle Studie Maispflanzen im Gewächshaus mittels Inokulation, also auf künstlichem Wege, mit Trichoderma in Kontakt. Sie konnten nachweisen, dass sich der Trockensubstanzgehalt der Maiskolben stark verringert.
Annette Pfordt, Doktorandin am Department für Nutzpflanzenwissenschaften der Universität Göttingen und Erstautorin der Studie, hat über zwei Jahre lang 18 Trichoderma-Isolate vornehmlich aus Maiskolben in Süddeutschland und Frankreich analysiert. Sie fand heraus, dass einige dieser Isolate mit einem Kolbenbefall von 95 bis 100 Prozent hochaggressiv sind. Mittels molekulargenetischer Untersuchungen ließen sich diese Isolate der neuen Art Trichoderma afroharzianum zuordnen. Innerhalb dieser Art haben sich offenbar bislang unbekannte pflanzenpathogene Stämme entwickelt, die nun für die neu entdeckte Maiskrankheit verantwortlich sind.
„Die Art, die in biologischen Pflanzenschutzmitteln zum Einsatz kommt, ist ein naher Verwandter, nämlich Trichoderma harzianum. Isolate dieser Art waren in den Untersuchungen nicht so aggressiv, führten aber in den Inokulationsversuchen auch zu einem leichten Befall am Kolben“, sagt Pfordt. „Die bisherigen Untersuchungen zeigen zwar, dass sich die in biologischen Pflanzenschutzmitteln eingesetzten Trichoderma-Stämme von den jetzt gefundenen aggressiven Formen unterscheiden, allerdings wird auch deutlich, dass Risiken durch den Einsatz lebender Mikroorganismen im Pflanzenschutz genau untersucht werden müssen“, ergänzt Prof. Dr. Andreas von Tiedemann, Leiter der Abteilung für Pflanzenpathologie und -schutz der Universität Göttingen.
Im Gemüseanbau können „Trichoderma-Mittel“ eingesetzt werden, zum Beispiel, um Krankheiten wie Botrytis (Grauschimmel) oder Fusarium zu bekämpfen und um Fäulniserreger am Erntegut zu reduzieren. Auf dem Markt werden verschiedene Bio-Produkte angeboten, die Trichoderma enthalten. Sie werden fast ausschließlich im ökologischen Anbau eingesetzt. Trichoderma-Arten gehören zu den Schlauchpilzen und kommen weltweit im Boden, an Pflanzenwurzeln, in verfaulenden Pflanzenresten und an Holz vor. Sie gelten als Substratzersetzer und als Gegenspieler anderer Mikroorganismen. Bisher waren sie jedoch nicht als Krankheitserreger an Pflanzen beschrieben worden.
Originalveröffentlichung: Annette Pfordt, Simon Schiwek, Petr Karlovsky, Andreas von Tiedemann. Trichoderma afroharzianum ear rot - a new disease on maize in Europe. Frontiers in Agronomy (2020). www.frontiersin.org/articles/10.3389/fagro.2020.547758/abstract
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