„Ich glaube, dass Bakterien die Landwirtschaft verändern können“

Matthias Cambeis vom Julius Kühn-Institut arbeitet genau an dieser Schnittstelle. Im Interview erzählt er, wie das mikrobielle Training funktioniert, warum Feldversuche oft unberechenbar sind und weshalb selbst negative Ergebnisse wertvolle Erkenntnisse liefern können.

Pflanzenforschung.de: Herr Cambeis, Sie beschäftigen sich mit der Frage, wie man Nutzpflanzen widerstandsfähiger machen kann. Wie kamen Sie dazu, Gerste mit Bakterien zu trainieren?

Matthias Cambeis: Ich finde die Vorstellung faszinierend, dass Pflanzen lernen können – natürlich nicht im menschlichen Sinne, aber auf zellulärer Ebene. Durch bestimmte Signale können sie sich vorbereiten und bei einem Angriff schneller reagieren. Das nennt man „Priming“ und ist das Spannende an unserem Projekt: Wir versuchen, diesen Prozess gezielt anzustoßen, indem wir nützliche Bakterien einsetzen, welche die Pflanze in eine Art Abwehrbereitschaft versetzen.

Redaktion: Also eine Art Impfung für Pflanzen?

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Matthias Cambeis: Ja, das ist ein guter Vergleich. Wir geben der Gerste einen kleinen Trainingsreiz. Ein Bakterium, Ensifer meliloti, produziert Signalstoffe, sogenannte „Quorum-Sensing“-Moleküle. Die Pflanze erkennt diese Moleküle über spezielle Rezeptoren, und das löst eine Kettenreaktion aus: Sie stärkt ihre Zellwände, bildet antimikrobielle Substanzen und kann sich später besser gegen Krankheitserreger wehren. Und das Tolle ist: Nach diesem ersten Reiz beruhigt sich die Pflanzenreaktion wieder. Sie steht also nicht dauerhaft unter Stress, sondern bleibt wachsam, ohne zu viel Energie zu investieren. Ähnlich wie man selbst sich nach dem Impfen meist kurzzeitig unwohl fühlt, aber langfristig fit und geschützt ist. Im Detail funktioniert es bei Pflanzen natürlich ganz anders als bei Menschen.

Pflanzenforschung.de: Sie bringen Ihre Erkenntnisse nun aus dem Labor auf die Felder. Wie muss man sich solche Feldversuche vorstellen?

 Matthias Cambeis: Für eine spätere Anwendung ist es entscheidend, das System auch unter landwirtschaftlichen Bedingungen zu testen. Dafür arbeiten wir eng mit Pflanzenzüchtern zusammen. Das Saatgut wird mit Bakterien behandelt und auf Versuchsfeldern ausgesät– manchmal auf kleineren Flächen, manchmal in großem Stil: bis zu 96 Plots, die zum Teil über 13 Quadratmeter groß sind. Nach einiger Zeit bewerten die Züchter den Krankheitsbefall, und wir analysieren, ob das „Priming“ funktioniert hat. Inzwischen konnten wir Daten aus vier Jahren auswerten – eine solide Grundlage, die uns viele spannende Einblicke gibt. Gleichzeitig sehen wir aber auch, dass die Ergebnisse von Jahr zu Jahr stark schwanken können.

Redaktion: Woran liegt das? Warum ist es so schwierig, verlässliche Ergebnisse zu erzielen?

Matthias Cambeis: Weil das Zusammenspiel zwischen Pflanze, Bakterium und Umwelt unglaublich komplex ist. Schon im Labor zeigt sich, dass der Erfolg vom Zusammenspiel dreier Faktoren abhängt: der Pflanzensorte, dem Krankheitserreger und dem Bakterium, das die Abwehrreaktion anstoßen soll. Ich vergleiche das gern mit drei Zahnrädern: Nur wenn sie exakt ineinandergreifen, funktioniert das System. Dann sehen wir beeindruckende Effekte: kräftige, widerstandsfähige Pflanzen. Wenn aber eines dieser Zahnräder nicht passt, gerät das ganze Gefüge ins Stocken. Eine Gerstensorte kann mit einem bestimmten Bakterium wunderbar gegen Mehltau gewappnet sein, aber gegenüber Rost-Befall sehr empfindlich bleiben.

Pflanzenforschung.de: Und dann kommt draußen noch das Wetter dazu …

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Matthias Cambeis: Ganz genau. Im Labor ist alles kontrolliert – Temperatur, Feuchtigkeit, Licht. Auf dem Acker herrscht Chaos: Wetter, Boden und die Lebewesen in der Umgebung unterscheiden sich. Ein Bakterium, das im Gewächshaus Wunder wirkt, kann draußen ohne Effekt bleiben. Oder ein trockener Sommer verringert den Pilzbefall allgemein sehr stark. Das ist zwar gut für die Pflanzen und den Landwirt, aber schlecht für unsere Daten. Denn wenn es keinen Befall gibt, sehen wir auch keine Unterschiede. Oder ein Hagelsturm zerstört den gesamten Versuch – das ist tatsächlich schon passiert. Solche Einflüsse zeigen, wie herausfordernd der Weg vom Labor zur landwirtschaftlichen Praxis ist.

Pflanzenforschung.de: Wie gehen Sie mit solchen Rückschlägen um?

Matthias Cambeis: Ich versuche, es nicht als Rückschlag zu sehen. Am Anfang meiner Doktorarbeit wollte ich natürlich gern zeigen, dass alles funktioniert. Aber in der Realität klappt es eben nicht immer. Ein Jahr hatten wir tolle Ergebnisse mit bestimmten Bakterien. Im nächsten Jahr, am selben Ort, war der Effekt weg. Das war frustrierend. Mit der Zeit habe ich gelernt, solche Ergebnisse als Chance zu sehen: Warum klappt es diesmal nicht? Welche Bedingungen haben sich geändert? Das sind die Fragen, die einen wirklich weiterbringen. Das versuche ich auch Studierenden zu vermitteln, die an den Versuchen beteiligt sind: Ein negatives Ergebnis ist kein Fehlschlag, sondern eine Einladung, genauer hinzuschauen.

Pflanzenforschung.de: Und was konnten Sie so herausfinden?

Matthias Cambeis: Was sich bei allen Schwankungen klar gezeigt hat, ist, dass der Erfolg des Primings unter Feldbedingungen stark vom genetischen Hintergrund der Pflanze abhängt. Ob ein bestimmtes Bakterium wirkt oder nicht, hängt also maßgeblich vom Genotyp der Gerste ab. Die Ergebnisse haben wir auch Anfang des Jahres veröffentlicht. Diese Erkenntnis ist für die Züchtung enorm wertvoll: Denn mit diesem Wissen können wir gezielt nach den Genregionen suchen, die für eine gute „Priming“-Fähigkeit verantwortlich sind. So können langfristig widerstandsfähigere Sorten entwickelt werden.

Pflanzenforschung.de: Welche Perspektiven sehen Sie für die Landwirtschaft?

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Matthias Cambeis: Ich bin überzeugt, dass der gezielte Einsatz von Bakterien die Landwirtschaft langfristig verändern kann – und dass wir auf einem guten Weg dorthin sind. Gerade weil die Wechselwirkungen zwischen Pflanze, Krankheitserreger und Bakterium so spezifisch sind, können wir daraus sehr präzise Empfehlungen ableiten. Wenn ein Landwirt beispielsweise mit einer bestimmten Pilzkrankheit zu kämpfen hat, lässt sich künftig gezielt sagen, welche Kombination aus Gerstensorte und Bakterium besonders wirksam ist.
Dabei muss sich ein Landwirt nicht unbedingt zwischen biologischen und konventionellen Mitteln entscheiden. Viele bakterielle Behandlungen lassen sich problemlos mit klassischen Saatgutbeizungen kombinieren – sie ergänzen sich sogar. Während die Beizung weiterhin einen Basisschutz bietet, stärkt das Bakterium das Mikrobiom im Boden und aktiviert die pflanzeneigene Abwehr. So kann langfristig der Einsatz chemischer Mittel reduziert und der ökologische Fußabdruck der Landwirtschaft verringert werden.

Pflanzenforschung.de: Gibt es Krankheiten, bei denen Priming besonders vielversprechend ist?

 Matthias Cambeis: Ja, insbesondere bei der Ramularia-Blattfleckenkrankheit. Diese Krankheit ist im Gerstenanbau ein großes Problem, denn es gibt weder resistente Sorten noch wirksame Fungizide. In unseren Feldversuchen zeigen manche „geprimte“ Sorten eine deutlich geringere Anfälligkeit. Wenn sich das bestätigt, wäre das ein echter Durchbruch für die Praxis.

Pflanzenforschung.de: Was motiviert Sie persönlich, an diesem Thema zu arbeiten?

Matthias Cambeis: Ich komme aus dem Gartenbau und kenne viele Obstbauern und Landwirte persönlich. Ich möchte, dass Forschung ihnen wirklich hilft: dass sie Werkzeuge bekommen, um nachhaltiger und resilienter zu wirtschaften. Wenn ich dazu beitragen kann, dass sie weniger Ertragseinbußen haben oder weniger Chemie einsetzen müssen, dann hat sich die Arbeit gelohnt.

Pflanzenforschung.de: Haben Sie vielen Dank für das Gespräch und viel Erfolg für Ihre Vorhaben!

Im Text verlinkte Studie von Matthias Cambeis:
Cambeis, M. et al. (2025) "Effectiveness of Ensifer meliloti as beneficial microorganism depends on barley’s genotype and specific environmental factors." In: Plant and Soil. doi.org/10.1007/s11104-025-07575-4

Zum Weiterlesen auf Pflanzenforschung.de:

• PrimedPlant3 – Starthilfe für die Immunabwehr der Gerste
• „Diversity matters!” – bei Menschen und Pflanzen. Interview mit Nina Bziuk

Titelbild: Der Doktorand Matthias Cambeis untersucht, wie nützliche Bakterien Gerstenpflanzen widerstandsfähiger gegen Krankheiten machen können – und wie sich dieses Wissen aus dem Labor auf Felder übertragen lässt. (Bildquelle © Michel Schrader)