Fangpflanzen treiben Schmarotzer in den Selbstmord

17.01.2013 | von Redaktion Pflanzenforschung.de

Die Sonnenblume (Helianthus annuus L.) ist die Wirtspflanze des Schmarotzers Orobanche cumana.(Quelle: © T.Voekler / Wikimedia.org; CC BY-SA 3.0)
Die Sonnenblume (Helianthus annuus L.) ist die Wirtspflanze des Schmarotzers Orobanche cumana.(Quelle: © T.Voekler / Wikimedia.org; CC BY-SA 3.0)

Einen Schädling der Sonnenblume mit Mais bekämpfen? Das geht, wenn der Mais über geeignete Lockstoffe verfügt, die den Schmarotzer Sommerwurz in den Selbstmord treiben.

Sommerwurzgewächse sind ein- oder mehrjährige Blütenpflanzen und wahre Schmarotzer. Sie lassen sich auf den Wurzeln anderer Pflanzen nieder und entziehen diesen Wasser und Nährstoffe, die sie selbst nicht erschließen oder herstellen können.

Sommerwurzgewächse besitzen keine eigenen Wurzeln und keine Chloroplasten. Daher können sie keine Photosynthese betreiben und sind auf die Versorgung durch ihre Wirtspflanze angewiesen.

Die rund 150 Arten der Sommerwurz (Orobanche) haben sich je nach Art auf verschiedene Wirtspflanzen spezialisiert. Alle Sommerwurzpflanzen parasitieren jedoch nur auf zweikeimblättrigen Wirtspflanzen, wobei ihre Wirtsselektivität unterschiedlich ausgeprägt ist. Während manche Arten Wirte bestimmter Familien bevorzugen, besitzen andere ein sehr enges Wirtsspektrum (zum Beispiel wächst Orobanche cumana Wallr. nur auf Sonnenblumen).

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Die Kerbige Sommerwurz (Orobanche crenata) ist ein Schmarotzer, der sich an Hülsenfrüchtlern (Leguminosen) bereichert.

Die Kerbige Sommerwurz (Orobanche crenata) ist ein Schmarotzer, der sich an Hülsenfrüchtlern (Leguminosen) bereichert.

Bildquelle: © iStockphoto.com/ Tanuki Photography

Durch den Entzug von Wasser und Nährstoffen richten Sommerwurzen an ihren Wirtspflanzen große Schäden an. Vor allem in ärmeren Ländern Afrikas und Asiens, wo Felder weniger bewässert und gedüngt werden, führen die Sommerwurzen oft zu dramatischen Ernteeinbußen. Fünf Arten der Sommerwurzen spielen als Schädlinge in der Landwirtschaft eine besonders wichtige Rolle:

  • Orobanche aegyptiaca und Orobanche ramosa auf Kartoffeln, Tomaten, Auberginen, Kürbissen, Gurken, Melonen, Tabak, Linsen, Hanf, Raps und Kohl;
  • Orobanche cernua auf Sonnenblumen, Tomaten, Auberginen und Tabak;
  • Orobanche crenata auf Ackerbohnen, Kichererbsen, Linsen, Erbsen, Futterwicken, Möhren, Salat und Sonnenblumen;
  • Orobanche minor auf Klee, Luzerne und Tabak.

Die Samen der Sommerwurzen können durch landwirtschaftliche Maschinen, verunreinigtes Erntegut, Bewässerungssysteme und Erosion verbreitet werden. Auch Tiere können die Samen äußerlich und nach Aufnahme mit dem Futter durch ihre Ausscheidungen verschleppen.

Bekämpfung der Sommerwurz

In industrialisierten Ländern können die Schäden durch Sommerwurzbefall durch Bodenbehandlung, Düngung, Bewässerung und durch den Zeitpunkt der Saat beeinflusst werden. Bauern in Entwicklungsländern bleibt oft nur das Entfernen der Blütensprossen von Hand. Der Einsatz von Herbiziden ist nur teilweise erfolgreich und oft zu teuer. Bisher ermöglicht noch keines der genannten Verfahren eine wirksame und wirtschaftliche Bekämpfung der Sommerwurzarten in den betroffenen Ländern.

Fangpflanzen treiben Sommerwurz zum Selbstmord

Wissenschaftler der chinesischen Northwest A&F Universität vertieften nun eine andere Vorgehensweise, dem Schädling Herr zu werden. Dazu wählten sie eine Pflanze aus, die eigentlich nicht zu den Wirtspflanzen der Sonnenwurz gehört – den Mais.

Sie untersuchten verschiedene Maisarten auf ihre Fähigkeiten, die Samen der Sommerwurz zum Auskeimen zu bringen. Nach dem Auskeimen dürfen die Maispflanzen den parasitären Schmarotzern jedoch keine Lebensgrundlage mehr bieten. So können sich die Keimlinge nicht festsetzen und sterben ab.

Als Modellpflanzen wählten die Forscher Sonnenblumen (Helianthus annuus L.), eine der wichtigsten Ölpflanzen in China und Wirtspflanze der Sommerwurz Orobanche cumana. Studien zeigten, dass ein Befall von O. cumana die Sonnenblumenernte um bis zu 50 % mindern kann.

Ausreichend chemische Lockstoffe

Damit die Samen der Sommerwurz auskeimen, benötigen sie eine chemische Auskeimungsstimulation durch sog. Strigolaktone. Das sind Phytohormone, die unter anderem das Wachstum der Seitenzweige bei zweikeimblättrigen Pflanzen beziehungsweise die Anzahl der Ähren bei Gräsern kontrollieren. Außerdem werden sie von Wurzeln in sehr geringen Konzentrationen freigesetzt und stellen Lockstoffe für die Sommerwurzen dar.

Die chinesischen Wissenschaftler untersuchten verschiedene Maishybride und deren Elternpflanzen auf ihre Fähigkeit hin, O. cumana zum Austreiben zu stimulieren. Indem sie die Pflanze regelrecht in den Selbstmord treiben, könnten die Maishybride die Ausbreitung der parasitären Sonnenblumen-Sommerwurz verhindern. Die Untersuchungen der Wissenschaftler von rhizosphärer Erde, rhizosphären Bodenextrakten, Wurzel- und Sprossextrakten zeigten, dass drei der vier getesteten Maishybride das Auskeimen der O. cumana-Samen induzieren konnten.

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Forscher nutzten Maispflanzen, um die Samen der parasitären Sommerwurz zum Auskeimen zu bringen.

Forscher nutzten Maispflanzen, um die Samen der parasitären Sommerwurz zum Auskeimen zu bringen.

Bildquelle: © Peter Smola / pixelio.de

Dabei entdeckten die Forscher, dass die Wurzelextrakte bessere Stimuli zum Auskeimen der Sommerwurz darstellen als die Sprossextrakte. Um wirksam zu sein, müssen die Phytohormone offenbar in einer ganz bestimmten Konzentration vorliegen. Denn die 10-fache Verdünnung der Extrakte brachte mehr Samen zum Auskeimen als die 100-fache Verdünnung oder die unverdünnten Extrakte. Auch unter den getesteten Maishybriden schwankte die Fähigkeit, die Sommerwurz zum Keimen anzuregen. Der Hybrid mit der Linienbezeichnung 3255 × 335 und seine Eltern schnitten bei dieser Aufgabe am besten ab.

In weiteren Versuchen werden die Forscher nun nach den genetischen Mechanismen suchen, die diese Pflanzen besonders als „Sommerwurz-Fang-Pflanzen“ qualifizieren. 

Wenn sich die Beobachtungen der Forscher auch auf freiem Feld bestätigen, könnte ein Züchtungsprogramm zur Bekämpfung von O. cumana auf Basis dieser Maispflanzen aufgebaut werden. Maispflanzen zur Bekämpfung der Sommerwurz einzusetzen hätte gleich mehrere Vorteile: Das Verfahren wäre kostengünstiger und umweltverträglicher als der Einsatz von Herbiziden. Damit wäre dieses besonders für Länder mit einer weniger intensiv entwickelten Landwirtschaft interessant. Außerdem könnte der Mais nach getaner Arbeit geerntet und als Futtermittel verwertet werden.

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