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Toxin-bildende Pilze und Ansätze zu ihrer Reduktion
Für die Landwirtschaft besteht heute eine grosse Herausforderung darin, die Ernährungssicherheit zu gewährleisten und gleichzeitig die Lebensmittelsicherheit weiter zu verbessern. Agroscope-Fachleute erarbeiten effektive und umweltschonende Massnahmen gegen schädliche Pilze im Getreideanbau.
Verluste durch Mykotoxine und der Lebenszyklus von Fusarium graminearum
Getreidearten wie Mais und Weizen sind unverzichtbare Nahrungs- und Futtermittelpflanzen. Ein breites Spektrum an schädlichen Pilzen kann Getreidekulturen während des Anbaus infizieren und damit den Ertrag vor und während der Lagerung verringern. Einige dieser Pilze, die verschiedenen Gattungen angehören (z.B. Fusarium, Aspergillus und Penicillium; Abbildung 1), produzieren sekundäre Metaboliten, die als Mykotoxine bezeichnet werden und die unsere Lebens- und Futtermittelsicherheit gefährden. So ist z. B. die Ährenfusariose eine der wichtigsten Getreidekrankheiten weltweit, die aufgrund von Ertragsausfällen und der Belastung durch Mykotoxine bis zu 30% direkte und indirekte Verluste bei Weizen verursacht.
Abbildung 1. Gesundheitstest von infizierten Maiskörnern (links); Symptome der Ährenfusariose bei Weizen (Mitte) und der Vergleich zwischen stark infizierten und gesunden Weizenkörnern (rechts).
Der Haupterreger der Ährenfusariose ist Fusarium graminearum, welcher auf infizierten Ernterückständen überlebt. Diese Rückstände stellen später auf dem Feld die primäre Infektionsquelle in der darauffolgenden Kultur dar (Abbildung 2). Eine Infektion mit F. graminearum führt zu einer Kontamination mit den Mykotoxinen Deoxynivalenol (DON) und Zearalenon (ZEN).
Abbildung 2. Lebenszyklus von Fusarium graminearum in einer Mais-Weizen Fruchtfolge
Strategien zur Verringerung des Risikos der Ährenfusariose
Unsere Ansätze zur Bekämpfung der Fusarium-Pilze umfassen nachhaltige Pflanzenschutzstrategien im Feld:
biologische Bekämpfung (z.B. durch den antagonistischen Pilz Clonostachys rosea) und
mit pflanzlichen Biopestiziden (z.B. auf Senfbasis).
Weisser Senf (Sinapis alba) und brauner Senf (Brassica juncea) reduzieren das Wachstum mehrerer Pilzarten aufgrund ihrer Bioaktivität, da sie Glucosinolate und phenolische Verbindungen enthalten. Das vielversprechende biologische Bekämpfungsmittel C. rosea wirkt gegen F. graminearum auf infizierten Ernterückständen und fördert auch die Pflanzenresistenz.
Unsere nächsten Schritte:
Förderung alternativer Getreidekulturen zur Entwicklung von Fruchtfolgen, die weniger anfällig auf Fusarium-Pilze sind
Umsetzung innovativer Anbausysteme und biologischer Kontrollstrategien zur Verbesserung der Lebensmittelsicherheit und der Ernährungssicherheit
Prüfung der Wirtschaftlichkeit neuer Ansätze zur Gewährleistung der Rentabilität von landwirtschaftlichen Betrieben unter Einhaltung der Lebensmittelsicherheit
Empfehlungen für agrarpolitische Entscheidungsträger zur Unterstützung der innovativen Vermeidungsstrategien gegen Mykotoxine
Untersuchungen zum Einfluss des Klimawandels, welcher die Zusammensetzung giftiger Pilzarten im Getreide verändern könnte, wie z.B. andere Fusarium-Arten in Getreide oder Aspergillus flavus, der Aflatoxine in Mais produziert
Formulierungsentwicklung für pflanzliche Biopestizide und biologische Bekämpfungsmittel zur Verbesserung der Stabilität und Wirksamkeit im Feld
Integration von aktuellen Forschungsergebnissen in das FusaProg-Prognosesystem zur verbesserten Regulierung der Ährenfusariose
Informationssystem zur Risikobeurteilung von Fusarienbefall und DON-Belastung im Getreide. Abrufbar sind Tageswerte und Karten zum Infektionsrisiko sowie DON-Belastungsprognosen für bereits registrierte Weizenparzellen.
Beispiele unserer Strategien zur Verringerung des Risikos der Ährenfusariose
Innovative Anbausysteme zur Prävention der Ährenfusariose bei Getreide durch Senf-Untersaat in Mais..
..und ˮcut-and-carryˮ Biofumigation
Biologische Kontrolle von F. graminearum auf infizierten Maisrückständen mit dem antagonistischen Pilz C. rosea..
.. im Vergleich zu einer unbehandelten, aber infizierten Kontrolle, die die Entwicklung der Fruchtkörper (Perithezien) im Frühjahr zeigt