Bakterien können dazu beitragen, den chemischen Einsatz in der Forstwirtschaft zu ersetzen

Die Zahl der Bakterien, die das Potenzial haben, für die Forstwirtschaft geeignete Bioinputs zu erzeugen, erreicht 1.023. Dieses Ergebnis ist das Ergebnis der Arbeit von Embrapa Florestas (PR), das seit 2018 am Aufbau der Sammlung multifunktionaler Bakterien aus Waldgebieten arbeitet. Die Sammlung umfasst Proben aus verschiedenen Böden und Waldarten und war entscheidend für die Auswahl der Stämme, die für die Entwicklung innovativer Bio-Inputs in Form von Impfmitteln geeignet sind. Solche Produkte können den Einsatz von Chemikalien in forstwirtschaftlichen Plantagen, von der Setzlingsproduktion bis zur Feldbepflanzung, reduzieren oder sogar ersetzen. Es sorgt nicht nur für mehr Nachhaltigkeit in der Branche, sondern erhöht auch die Effizienz und senkt die Produktionskosten.

Nach der Isolierungs- und Charakterisierungsphase der Bakterien im Labor werden Tests in Baumschulen durchgeführt, die an Sämlingen durchgeführt werden. Laut Krisle da Silva (Foto unten), einem Forscher bei Embrapa, der für die Erstellung der Sammlung verantwortlich ist, wurden mit diesen Bakterien in Zusammenarbeit mit Forstunternehmen mehrere Tests in Baumschulen durchgeführt, um die Stämme auszuwählen, die das größte Potenzial für eine bessere Wurzelbildung haben Raten und die Fähigkeit, Phosphor aufzunehmen.

„Die Produktion von Waldsämlingen, die mit wachstumsfördernden Bakterien beimpft wurden, hat sich angesichts der positiven Wirkung auf die Wurzelbildung, die Solubilisierung von Phosphaten, die Stimulierung des Pflanzenwachstums in Sämlingen und die biologische Bekämpfung von Schädlingen, die wir im Laufe der Studien, hauptsächlich für, festgestellt haben, als vielversprechend erwiesen Kiefer und Eukalyptus“, betont der Forscher. Sie hofft, dass die Studien innerhalb von zwei Jahren zur Erzeugung eines Bioinputs in Form eines Impfmittels aus diesen Bakterien führen werden.

Nach Angaben des Forschers sind alle Mikroorganismen in der Sammlung im Kulturmedium morphologisch charakterisiert und 229 wurden bereits genetisch charakterisiert. Auch die DNA dieser Isolate wird in der Sammlung aufbewahrt.

Die Sammlung begann mit 42 endophytischen Bakterien (die im Pflanzengewebe leben, ohne die Pflanze zu schädigen), die aus einer Jabuticaba-Baumart isoliert wurden, da sie wachstumsfördernde Eigenschaften haben. Anschließend wurden endophytische Bakterien, die aus Blättern, Meristemen (Pflanzengewebe, die für das Pflanzenwachstum verantwortlich sind) und Pfirsichpalmenwurzeln isoliert wurden, in die Sammlung aufgenommen, insgesamt also 222 Bakterien. Die Arbeit wurde mit Kiefernholz fortgesetzt, aus dem 200 Bakterien isoliert wurden, zusätzlich zu 90 aus Eukalyptus, 96 aus Yerba Mate und 145 aus Araukarien. Auf der Suche nach einer möglichen biologischen Bekämpfung wurden außerdem 220 Bakterien und Actinobakterien (für die Landwirtschaft wichtige Bakterien) aus Blattschneiderameisen (Atta sexdens) isoliert.

Zusätzlich zu den Bioinputs ist die Sammlung die Grundlage für genetische Verbesserungsprogramme und andere Forschungsmaßnahmen, die auf die Entwicklung von Pflanzen abzielen, die besser an den Forstsektor angepasst sind, wie unter anderem Pfirsichpalme, Kiefer, Eukalyptus, Yerba Mate und Araukarie.

Wie erfolgt die Isolierung?

Für die Sammlung wurden Materialien in der Rhizosphäre gesammelt, einem Bereich, der fast vier Millimeter von den Wurzeln der Pflanzen der Waldarten entfernt ist. Bodenproben von der Wurzeloberfläche wurden in ein Labor gebracht und in Wachstumsmedium verdünnt, wo sich die Kolonien zu vermehren begannen. Dann begann die Selektion der Bakterienkolonien. Anschließend wurden die Bakterien auf Eigenschaften wie Wachstumszeit, Form, Farbe und Größe der Kolonien untersucht. Um Bakterien ohne häufige Manipulation und ohne Veränderung ihrer Eigenschaften zu konservieren und zu konservieren, werden drei Konservierungsmethoden verwendet: eine in einem festen Medium, das Mineralöl bei einer Temperatur von 20 °C enthält; ein weiteres in Wasser, ebenfalls bei 20 °C; und das dritte in der Kryokonservierung bei 80 °C unter Null.

Die Identifizierung und Vermehrung von Bakterien sind grundlegende Schritte. Gilt das Bakterium für eine bestimmte Eigenschaft als gut, vermehrt es sich in großen Mengen. Bei denjenigen, die keine guten Ergebnisse zeigen, wird die Studie unterbrochen. Darüber hinaus müssen Sie bei der Auswahl sehr vorsichtig sein. „Im Boden gibt es viele Bakterien, die den Menschen schädigen können, wie zum Beispiel Staphylococcus oder Burkholderia cepacea. Seien Sie daher in dieser Phase sehr vorsichtig“, erklärt Silva.

Sich ständig weiterentwickelnde Sammlung

Zu den Zielen der Forscher zählt unter anderem die Identifizierung von Bakterien, die in der Lage sind, Phytohormone zu produzieren, um das Pflanzenwachstum zu stimulieren, oder von Stämmen mit dem Potenzial, Nährstoffe für die Pflanze zu lösen, neben anderen agronomischen Vorteilen. In diesen Fällen werden sie zur Pflanzenbewertung in Baumschulen gebracht. 

Nach Angaben des Forschers wird die Sammlung ständig weiterentwickelt und dürfte bald gute Ergebnisse bringen. „Embrapa setzt sich weiterhin dafür ein, die Sammlung multifunktionaler Bakterien zu verbessern und neue Möglichkeiten zur Anwendung dieses Wissens zu erkunden, mit dem Ziel, die nachhaltige Entwicklung des Forstsektors voranzutreiben. „Es handelt sich um eine Sammlung, die speziell für Waldarten bestimmt ist, die genetischen Ressourcen bewahrt und ein großes Potenzial für die Entwicklung neuer Bio-Inputs bietet“, schließt Silva.