Reaktion von Zwischenfrüchten auf Meloidogyne enterolobii aus Baumwolle

Der Anbau von Zwischenfrüchten hat in der brasilianischen Landwirtschaft aufgrund der verbesserten Bodenqualität zugenommen. Zu den Vorteilen zählen insbesondere der erhöhte Gehalt an organischer Substanz, die verbesserte Bodenstruktur, der Nährstoffkreislauf sowie die Unterstützung bei der Bekämpfung von Unkraut und Pflanzenkrankheiten. Ihr Einsatz in der Fruchtfolge trägt dazu bei, die Abhängigkeit von chemischen Betriebsmitteln zu verringern und die Nachhaltigkeit der Produktionssysteme zu erhöhen.

Trotzdem stellen pflanzenparasitäre Nematoden weiterhin wichtige Produktivitätsbegrenzungsfaktoren dar. Besonders hervorzuheben sind die Arten der Gattung Meloidogyne (Wurzelgallennematoden), die weit verbreitet sind und verschiedene Kulturpflanzen parasitieren können. Dies führt zu Veränderungen im Wurzelsystem, beeinträchtigter Wasser- und Nährstoffaufnahme und Ertragsverlusten.

Unter diesen Arten hat Meloidogyne enterolobii als neu auftretende und hochaggressive Art an Bedeutung gewonnen, die sich durch ihre hohe Virulenz und ihr breites Wirtsspektrum auszeichnet und in der Lage ist, Pflanzen zu infizieren und die Resistenz von M. incognita, M. javanica und M. arenaria zu überwinden.

In Brasilien verstärkte sich die Besorgnis ab 2019, als Berichte über Fälle in Baumwolle (Gossypium hirsutum L.) in Minas Gerais, Bahia und Mato Grosso, einschließlich Infektionen in zuvor resistenten Sorten, einen "Zusammenbruch" der Resistenz belegten.

Studien in Brasilien deuten auf das Vorhandensein physiologisch unterschiedlicher Gruppen von M. enterolobii hin, die sich in Tests mit verschiedenen Wirtspflanzen unterschiedlich verhalten. Im Allgemeinen werden diese Gruppen als „Rasse 1“, die mit Guave und Gemüse assoziiert ist, und „Rasse 2“, die mit Populationen aus Baumwolle assoziiert ist, bezeichnet. Letztere zeichnet sich durch ihre hohe Reproduktionsfähigkeit in Baumwolle aus und hat das Potenzial gezeigt, bisher wirksame Resistenzen zu überwinden.

Dieses Szenario ist besonders besorgniserregend in intensiven Anbausystemen wie der Sojabohnen-Baumwoll-Fruchtfolge, wo sich die Nematoden vermehren und während der gesamten Vegetationsperiode überleben können, was die Effizienz von Anbaumethoden wie der Fruchtfolge verringert und Anpassungen im Management erforderlich macht.

In diesem Zusammenhang ist die Auswahl von Zwischenfrüchten strategisch wichtig, um Nematodenpopulationen zu reduzieren und den Boden zu verbessern. Informationen über die Reaktion dieser Arten, insbesondere auf aggressive Populationen, die mit Baumwolle assoziiert sind („Rasse 2“), sind jedoch noch rar, was Empfehlungen in integrierten Managementprogrammen erschwert.

Vor diesem Hintergrund zielte die vorliegende Studie darauf ab, die Reaktion verschiedener Zwischenfruchtarten auf M. enterolobii zu bewerten, um resistente oder schlecht geeignete Wirtspflanzen zu identifizieren und so die Auswahl geeigneterer Arten in Fruchtfolge- und Sukzessionssystemen zu unterstützen und zur Reduzierung der Nematodenpopulationen im Boden beizutragen.

Material und Methoden

Das Experiment wurde in einem Gewächshaus der Versuchsstation Staphyt Brasil (Conchal – SP) unter kontrollierter Temperatur (25–30 °C) und regelmäßiger Bewässerung über 90 Tage nach der Inokulation (DAI) durchgeführt. Das Versuchsdesign war vollständig randomisiert (CRD) mit 19 Behandlungen und fünf Wiederholungen, wobei jede Wiederholung aus einem Topf mit einer Pflanze bestand.

Zu den Behandlungen gehörte die Tomate (Solanum lycopersicum, Santa Clara) als Empfindlichkeitsstandard; 17 Arten von Zwischenfrüchten: Avena sativa (weißer Hafer), Fagopyrum esculentum (Buchweizen, IPR 92 Altar), Crotalaria ochroleuca, C. spectabilis, C. juncea, Triticum aestivum (Weizen, Sorten TBIO Ponteiro und TBIO Duque), Secale Cereale (Roggen, BRS Serrano), Arachis hypogaea (Erdnuss, IAC OL3), Cenchrus americanus (Hirse, BRS 1501; früher Pennisetum glaucum), Canavalia ensiformis (Ackerbohne), Sorghum bicolor (Sorghum, Genotypen B1G211 und B233), Mucuna pruriens (Samtbohne), Megathyrsus maximus (Zurigras, BRS Zuri; früher Panicum Maximum), Crotalaria breviflora und Urochloa ruziziensis (= Brachiaria ruziziensis). Zusätzlich wurde Baumwolle (Gossypium hirsutum, BRS 416) als ergänzende Behandlung eingesetzt, um die Lebensfähigkeit des Inokulums zu überprüfen.

Das Inokulum wurde aus Baumwollpflanzen aus dem nördlichen Minas Gerais gewonnen. Die Population wurde zuvor mittels Isoenzym-Elektrophorese als M. enterolobii charakterisiert, an Baumwolle angepasst und daher in dieser Studie als „Rasse 2“ bezeichnet. Anschließend wurde sie drei Monate lang in Baumwolle (Gossypium hirsutum, Sorte IMA 5801B2RF) im Gewächshaus vermehrt, um die Lebensfähigkeit und Infektionsfähigkeit des Nematoden für diese Kulturpflanze sicherzustellen.

Die Pflanzen wurden in Styropor-Töpfen (1 l) gezogen, die ein Gemisch aus Erde und Sand (2:1, v/v) enthielten, das zuvor zwei Stunden lang bei 121°C im Autoklaven sterilisiert worden war.

Zwanzig Tage nach der Aussaat erfolgte die Inokulation mit einer Suspension von Eiern und Larven des zweiten Stadiums (J2) von M. enterolobii. Die Artzugehörigkeit wurde erneut mittels Isoenzym-Elektrophorese bestätigt. Es wurde eine Ausgangspopulation (Pi) von 2.500 Eiern/J2 pro Pflanze hergestellt. Die Suspension wurde in zwei etwa 2 cm tiefe Löcher im Wurzelbereich eingebracht.

Während des Experiments wurden die reproduktiven Strukturen (Blüten, Schoten, Früchte und Blütenstände) manuell entfernt, um die vegetative Periode zu verlängern, die Vitalität zu erhalten und vorzeitiges Altern zu verhindern. Dadurch wurde eine Einheitlichkeit und eine größere Verfügbarkeit von Wurzelgewebe für die Bewertung der Vermehrung von M. enterolobii sichergestellt.

Am 90. Tag nach der Infektion (DAI) wurden die Wurzeln entfernt, unter fließendem Wasser gewaschen, auf Papiertüchern getrocknet und zerkleinert (< 0,5 cm). Die Extraktion von Eiern und Jungtieren erfolgte nach der Methode von Hussey & Barker (1973), modifiziert von Boneti & Ferraz (1981), mit folgendem Verfahren: 45 Sekunden lang in einer 1%igen NaOCl-Lösung vermahlen, sieben (20, 100 und 500 Mesh) und das auf dem 500-Mesh-Sieb zurückgehaltene Material sammeln.

Die Quantifizierung erfolgte in einer Peters-Kammer unter einem Lichtmikroskop, wobei die Endpopulation (Pf) von Eiern/J2 pro Pflanze bestimmt wurde. Basierend auf diesen Daten wurde der Reproduktionsfaktor (RF = Pf/Pi) nach Oostenbrink (1966) berechnet, wobei Pi = 2.500 Eier/J2 pro Pflanze angenommen wurde, um die Nematodenvermehrung in Zwischenfruchtarten zu bewerten.

Pflanzen mit einem FR-Wert ≥ 1 galten als anfällig, da sie die Nematodenpopulation erhöhten, während Pflanzen mit einem FR-Wert < 1 als resistent eingestuft und zur Bekämpfung empfohlen wurden. Die Daten wurden statistisch analysiert, wobei die Mittelwerte mittels Scott-Knott-Test auf einem Signifikanzniveau von 5 % gruppiert wurden.

Ergebnisse erhalten

Die höchsten Reproduktionsfaktoren (RF) wurden bei der Tomatensorte Santa Clara (25,70) und der Baumwollsorte BRS 416 (6,47) beobachtet, was die hohe Anfälligkeit und Lebensfähigkeit des Inokulums bestätigt. Hohe RF-Werte deuten darauf hin, dass der Nematode im Wurzelsystem der Wirtspflanze günstige Vermehrungsbedingungen vorfand. Unter Feldbedingungen kann diese Vermehrung außerhalb der Vegetationsperiode zu einem signifikanten Anstieg der Pathogenpopulation führen.

Unter den Zwischenfrüchten zeigten C. spectabilis (0,48), BRS Zuri Zuri Grass (0,42) und Urochloa ruziziensis (0,36) einen FR-Wert < 1 (resistent). C. ochroleuca (0,84) und C. breviflora (0,92) wurden ebenfalls als resistent eingestuft, wiesen jedoch eine geringere Effizienz bei der Reduzierung der Nematodenpopulation auf.

Die meisten Arten waren anfällig (FR ≥ 1), darunter Weißhafer (AF1355), Buchweizen (IPR 92 Altar), Weizen (TBIO Ponteiro und TBIO Duque), Roggen (BRS Serrano), Hirse (BRS 1501), Jackbohne, Sorghum (B1G211 und B233) und Erdnuss (IAC OL3). Besonders hervorzuheben sind die Hirse-Sorte BRS 1501 (6,83) und der Roggen-Sort BRS Serrano (5,40) mit FR-Werten, die denen von Baumwolle ähneln oder sogar höher sind. Unter diesen Bedingungen kann die Verwendung dieser Arten außerhalb der Vegetationsperiode zu einem deutlichen Anstieg der Pathogenpopulation im Boden führen und sollte in befallenen Gebieten vermieden werden.

Arten wie C. juncea (FR = 1,12) und die Juckbohne (FR = 1,12) zeigten einen FR-Wert nahe 1 und wurden daher als anfällig eingestuft, jedoch mit geringer Vermehrung. Trotzdem sollte ihr Einsatz mit Bedacht erfolgen, da diese Arten die Nematodenpopulation am Ende des Anbauzyklus tendenziell auf dem Ausgangsniveau halten und so zur Persistenz des Erregers im Boden beitragen.

Der Einsatz von C. spectabilis, Zuri-Gras und U. ruziziensis in Fruchtfolge- oder Mischkultursystemen birgt ein hohes Potenzial zur Reduzierung der Populationsdichte von M. enterolobii. Dieser Effekt ist am größten, wenn die Pflanzen gut angewachsen sind, einen gleichmäßigen Bestand und eine hohe Wurzeldichte aufweisen, was eine ausreichende Bodenbedeckung fördert. Unter diesen Bedingungen besteht ein intensiverer Kontakt zwischen dem Nematoden und dem Wurzelsystem der Pflanzen, was zu einer Reduzierung der Population am Ende des Zyklus beiträgt.

Geeignete Entscheidungen

In intensiven Agrarsystemen, insbesondere solchen mit Soja-Baumwoll-Fruchtfolge, spielt die Wahl der Zwischenfrüchte eine wichtige Rolle bei der Nematodenbekämpfung. Anfällige Arten können den Erreger in der Vegetationspause stark vermehren, wodurch die Population im Boden vor der Aussaat der Folgekultur ansteigt und das Risiko von Ertragsverlusten steigt.

Klassifizierung der Arten

Aus praktischer Sicht ermöglichen die Ergebnisse die Klassifizierung von Arten nach ihrem Einsatzrisiko in befallenen Gebieten. Arten wie C. spectabilis, Zuri-Gras und U. ruziziensis können priorisiert werden, da sie das Potenzial aufweisen, die Nematodenpopulation während ihres gesamten Lebenszyklus zu reduzieren.

Andererseits sollten Hirse der Sorte BRS 1501, Roggen der Sorte BRS Serrano, Weizen (TBIO Ponteiro und TBIO Duque) und Jackbohnen in diesen Gebieten aufgrund der hohen Vermehrungsfähigkeit von M. enterolobii, „Rasse 2“, vermieden werden.

Arten mit einem FR-Wert nahe 1, wie beispielsweise *C. juncea* und die Juckbohne, sollten mit Vorsicht eingesetzt werden. Trotz der geringen Vermehrungsrate der Nematoden neigen diese Arten dazu, die Population bei entsprechender Behandlung bis zum Ende des Zyklus auf einem ähnlichen Niveau zu halten. In diesen Fällen empfiehlt sich eine frühzeitige Behandlung der Zwischenfrucht, um die Ausbreitung des Erregers im Boden zu verhindern und die Populationsreduktion zu fördern.

abschließende Gedanken

Zwischenfrüchte beeinflussen die Populationsdynamik von M. enterolobii in der Vegetationspause: Anfällige Arten (FR ≥ 1) erhöhen die Populationsdichte in Systemen wie Sojabohnen und Baumwolle und damit das Risiko für die Folgekultur, während ungeeignete Wirtspflanzen (FR < 1) die Nematodenpopulation reduzieren. Daher ist die Auswahl der richtigen Zwischenfrüchte im integrierten Pflanzenschutz unerlässlich, um den Infektionsdruck zu senken und die Nachhaltigkeit des Produktionssystems zu erhöhen.

* Von Anderson Vieira Modro, Beatriz Martins, Mireli do Carmo Vieira da Silva (Unasp); Daniela Santana Rodrigues Verssiani (Esalq); Jorge Bleno da Silva Verssiani (Staphyt Brasilien)

Artikel veröffentlicht in Ausgabe 321 des Cultivar Grandes Culturas Magazine