Bedeutung der genetischen Resistenz gegen Pflanzennematoden

Um in einem intensiven und hochproduktiven landwirtschaftlichen System in tropischen und subtropischen Klimazonen mehr Sojabohnen produzieren zu können, sind günstige Bedingungen für das Auftreten von Schädlingen und Krankheiten erforderlich. Unter den verschiedenen Erregergruppen, die Sojabohnen schädigen, haben sich pflanzenparasitäre Nematoden Saison für Saison hervorgetan. Diese Mikroorganismen sind in allen Anbaugebieten Brasiliens verbreitet und haben zu Milliardenverlusten in der Sojaernte geführt. Aktuell sind mehr als zehn Arten in der Lage, Produktivitätsverluste bei diesem Produkt zu verursachen.

Die wichtigsten Arten sind Wurzelläsionsnematoden (Pratylenchus brachyurus), Sojabohnenzystennematode (Heterodera-Glycine), Wurzelgallennematoden (Meloidogyne javanica e Meloidogyne inkognita) und der Nematode reniformis (Rotylenchulus reniformis). In den letzten Jahren wurden in einigen Regionen einige Arten gemeldet, wie zum Beispiel Helicotylenchus dihystera (Spiralfaematode), Scutellonema brachyurus, Tubixaba tuxaua (Riesenfadenwurm) und Aphelenchoides besseyi (Grüner Stängelnematode).

Trotz dieser Anzahl neu auftretender Arten stellen die ersten in Sojabohnenkulturen in Brasilien gemeldeten Nematodenarten in mehreren Regionen weiterhin ein Risiko dar. In Studien, die Staphyt mit Sitz in Formosa in der zentral-nördlichen Region seit 2019/20 durchführt, wurde das Vorhandensein des Wurzelläsionsnematoden (Pratylenchus brachyurus) in mehr als 75,9 % der im Nematologielabor analysierten Sojabohnenproben, gefolgt von Wurzelgallennematoden (Meloidogyne javanica), mit 26,4 % der Sojabohnenzystennematode (Heterodera-Glycine), 17,0 %, und der nierenförmige Fadenwurm (Rotylenchulus reniformis), 5,7 %. Eine weitere in dieser Studie zunehmende Art war der Spiralfadenwurm (Helicotylenchus dihystera) mit 76,3 % Präsenz in den analysierten Proben.

Diese Bodenmikroorganismen ernähren sich vom Wurzelsystem der Pflanzen und stören so die physiologischen Prozesse der Pflanze, beeinträchtigen die Aufnahme und den Transport von Nährstoffen und verringern so die Produktivität. Die Ernährung dieser Mikroorganismen kann, wenn sie sich in den Anfangsstadien der Keimlingsentwicklung etablieren, auch das Eindringen anderer Bodenmikroorganismen wie Pilzen begünstigen und so die Pflanzenentwicklung weiter beeinträchtigen.

In den letzten Jahren wurden zahlreiche Technologien entwickelt, um das Zusammenleben mit diesen Mikroorganismen zu steuern. Die fortschreitende Forschung zu diesem Thema zeigt, dass eine erfolgreiche Bekämpfung und Kontrolle dieser Mikroorganismen durch integrierte Maßnahmen möglich ist. Die wichtigsten derzeit eingesetzten Instrumente sind präventive, kulturelle (Fruchtfolge mit Nichtwirtspflanzen, Anbau von Antagonisten), genetische (resistente Sojabohnensorten) und schützende Maßnahmen durch den Einsatz von Nematiziden (chemisch und biologisch).

Eine wichtige Managementstrategie ist der Einsatz resistenter oder mäßig resistenter Sojabohnensorten. Diese vereinen nicht nur praktische Anwendung und Umweltverträglichkeit, sondern bieten auch effiziente Kontrollmöglichkeiten, reduzieren Feldverluste und die Populationsdichte der Arten im Boden. Mit zunehmendem Verständnis der Problematik wird immer deutlicher, dass das Management von Phytonematoden auf Koexistenz und nicht auf Ausrottung abzielt. Daher ist es unerlässlich, die genetische Kontrolle in die Managementstruktur einzubeziehen.

Die Wahl einer resistenten Sojabohnensorte in Verbindung mit der korrekten Identifizierung der im Gebiet vorkommenden Art oder Rasse bietet mehr Sicherheit für den Einsatz von Schutzmitteln (Nematiziden) und erweitert so das Bekämpfungsspektrum. Derzeit sind einige Sojabohnensorten resistent oder mäßig resistent gegen Wurzelgallennematoden (Meloidogyne spp.), der Sojabohnenzystennematode (Heterodera-Glycine, einige Rassen) und der Nematode-reniformis (Rotylenchulus reniformis), die für das Management dieser Arten von grundlegender Bedeutung sind.

Resistenzmechanismen gegen Phytonematoden werden in passive (vor der Infektion) und aktive (nach der Infektion) Resistenzen unterteilt. Erstere beruhen auf dem Vorhandensein von für Phytonematoden toxischen oder abstoßenden Substanzen; dieser Mechanismus ist bei den meisten Nichtwirtspflanzen nachweisbar. Letztere beruhen auf der Fähigkeit der Pflanze, auf Parasitismus mit Abwehrmechanismen zu reagieren. Der phänotypische Ausdruck der pflanzlichen Resistenz gegen Nematoden ist im Allgemeinen durch die Überempfindlichkeitsreaktion (HR) gekennzeichnet, die im programmierten Zelltod an der Fraßstelle besteht und so deren Entwicklung und Vermehrung einschränkt.

Im Rahmen des MIN-Programms (Integriertes Nematodenmanagement) verändern gut positionierte Sojabohnensorten das Erscheinungsbild der Ernte und ermöglichen so eine effektive Sortenwahl. Die Schwierigkeit der Sortenwahl steht derzeit im Gegensatz zur Geschwindigkeit der Veröffentlichung neuer Materialien, die teilweise keine Informationen zur Reaktion dieser Phytonematodenarten liefern.

Die Auswirkungen dieser Mikroorganismen auf die Wurzeln spiegeln sich im oberirdischen Teil der Pflanzen wider und sind sehr unterschiedlich und hängen von Faktoren wie Bevölkerungsdichte, Klimafaktoren sowie der Produktionsumgebung ab. Diese Informationen zur Strukturierung des MIN ermöglichen zunächst eine bessere Positionierung der Materialien in den Bereichen. Bei falscher Positionierung dieses Werkzeugs sind die Auswirkungen auf eine bestimmte Art jedoch verheerend und führen zu erheblichen Verlusten.  

Daher ist eine der Herausforderungen bei diesem Managementinstrument (resistente Sorten) seine isolierte Anwendung. Die Anpassung dieser Sorten an Schutzmaßnahmen (chemische oder biologische Nematizide) in Verbindung mit einem Fruchtfolgesystem ist für den Erfolg eines mittel- bis langfristigen Managementprogramms praktisch unerlässlich. Um effektiv zu sein, muss das Management von Phytonematoden als Teil des Produktionssystems und nicht als isolierte Kulturpflanze betrachtet werden. Dies führt zu mehr Stabilität im Gesamtsystem, hält die Phytonematodenpopulation niedrig und ermöglicht so eine gute Produktion. 

von Paul S. Santos, Phytus Staphyte

Artikel veröffentlicht in Ausgabe 298 des Cultivar Grandes Culturas Magazine