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Stämme des in der Natur vorkommenden Bakteriums Lysobacter enzymogenes eignen sich, um Pilzkrankheiten von Pflanzen zu bekämpfen. Eine der zentralen Herausforderungen bei der Entwicklung bakterieller Pflanzenschutzmittel besteht jedoch darin, nicht nur die Vitalität des Bakteriums zu erhalten, sondern auch eine ausreichend große Produktionsmenge sicherzustellen und das Produkt dauerhaft zu konservieren. Ein Forschungsteam des Julius Kühn-Instituts (JKI) – Institut für Biologischen Pflanzenschutz – konnte hier gemeinsam mit Partnerinstitutionen einen wichtigen Fortschritt erzielen: In einer aktuellen Studie wurde gezeigt, dass das Isolat LEC von L. enzymogenes erfolgreich in einem Labormaßstab-Bioreaktor kultiviert und anschließend durch verschiedene Trocknungsverfahren stabilisiert werden konnte – ohne nennenswerten Verlust an biologischer Wirksamkeit.
Im Rahmen der Studie wurde die Wirkung verschiedener Zubereitungsformen von LEC untersucht – darunter Kulturen aus klassischen Schüttelkolben, Fermentationsbrühe aus dem Bioreaktor und getrocknete Präparate. Getestet wurde die Effizienz dieser Präparate gegen wichtige pflanzenpathogene Pilze und Oomyceten, etwa Venturia inaequalis (Erreger des Apfelschorfs), Phytophthora infestans (Ursache der späten Krautfäule bei Kartoffeln) und Pseudoperonospora cubensis (Falscher Mehltau bei Gurken). Dabei zeigte sich, dass sowohl die in Shake-Flasks gezüchtete als auch die fermentierte LEC-Kultur eine vergleichbare und reproduzierbare Wirkung gegen die getesteten Krankheitserreger aufwies. Interessanterweise blieb diese Wirkung auch nach der Trocknung – sowohl durch Gefriertrocknung (Lyophilisation) als auch durch Wirbelschichttrocknung – weitgehend erhalten. In einigen Fällen war das lyophilisierte Produkt sogar wirksamer als die flüssige Ursprungsform.
Ein weiterer Vorteil: Auch wenn die Zahl der lebensfähigen Bakterienzellen nach der Trocknung deutlich zurückging oder sogar auf null sank, blieb die biologische Aktivität gegen die Krankheitserreger erhalten. Dies legt nahe, dass die Wirksamkeit nicht ausschließlich auf lebenden Zellen, sondern maßgeblich auf von LEC gebildeten antimikrobiellen Substanzen beruht, wie z. B. Enzymen oder Antibiotika. Diese Eigenschaft macht LEC besonders interessant für die Entwicklung robuster und lagerfähiger Bioprodukte.
Die Ergebnisse dieser Studie zeigen eindrucksvoll, dass L. enzymogenes LEC ein vielversprechender Kandidat für den biologischen Pflanzenschutz ist – mit dem Potenzial, chemisch-synthetische Pflanzenschutzmittel in bestimmten Anwendungen zu ersetzen. Die erfolgreiche Skalierung der Produktion, die Stabilität nach Trocknung und die nachgewiesene Wirkung in Gewächshaus- und Feldversuchen stellen wichtige Meilensteine auf dem Weg zu einer marktfähigen biologischen Alternative dar.
Quelle: JKI
