Die biologische Schädlingsbekämpfung ist in der Landwirtschaft gefragt als Alternative zu chemischen Pestiziden – auch und besonders in Brasilien. Im Bielefelder Institut für Angewandte Materialforschung der Hochschule Bielefeld hat die Gastwissenschaftlerin Dr. Natasha Sant‘Anna Iwanicki von der Universität São Paulo jetzt ein innovatives Verfahren entwickelt, mit dem der Pilz Beauveria bassiana in kommerziellen Produkten zur Schädlingsbekämpfung eingesetzt werden kann. Durch Vorkonditionierung übersteht er die notwendige Trocknung besser und kann seine Wirkung auf dem Feld voll entfalten. Der Erfolg ist ein Ergebnis der gezielten Internationalisierung der HSBI-Forschung.
Mehrere Ernten pro Jahr und eine enorme Vielfalt an Feldfrüchten – Brasilien bietet dank seines günstigen Klimas und seiner riesigen Flächen beste Bedingungen für die Landwirtschaft – allerdings auch für Schaderreger. Gegenspieler kann der im Ökolandbau bereits bekannte Pilz Beauveria bassiana sein, wie aktuelle Forschungen der brasilianischen Wissenschaftlerin Dr. Natasha Sant‘Anna Iwanicki, die seit September letzten Jahres als Gastwissenschaftlerin an der Hochschule Bielefeld (HSBI) in der Arbeitsgruppe „Fermentation and Formulation of Biologicals and Chemicals“ von Prof. Dr. Anant Patel tätig ist, zeigen. Die promovierte Entomologin und Biologin kennt sich nicht nur bestens mit Insekten aus, sondern als Agraringenieurin auch mit den Schaderregern unter ihnen. Deshalb hat sich die 34-Jährige in ihrer Forschung an der Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (ESALQ) der Universidade de São Paulo auf Schädlingsbekämpfung spezialisiert – genauer: auf die in Brasilien immer gefragtere biologische Schädlingsbekämpfung. „Der Einsatz von lebenden Mikroorganismen wie Pilzen oder Bakterien ist deutlich sicherer für Umwelt, Erzeuger und Verbraucher als die Nutzung von chemischen Pestiziden“, sagt Iwanicki. Schließlich kommen die Mikroorganismen natürlicherweise in Böden, Wasser und Luft vor, sind zudem gut abbaubar. Und sie bevorzugen von Natur aus Schädlinge als Wirtstiere, die sie infizieren und am Ende auch ausschalten.
Über das insektizide Potential von Mikroorganismen wie Beauveria bassiana besteht kein Zweifel, nur an der Art der Ausbringung musste die Wissenschaftlerin noch tüfteln. Prof. Anant Patel forscht seit vielen Jahren intensiv zu biologischem Pflanzenschutz und ist Experte für Formulierungsmaterialien und -technologien, also für die Übertragung eines Wirkstoffes in eine technisch anwendbare Form. „Das ist oft die eigentliche Herausforderung in der Forschung“, sagt Patel. Er begrüßt die Expertise, die Natasha Iwanicki mitbringt: „Wir profitieren sehr vom Austausch mit den WissenschaftlerInnen aus São Paulo, die dortige Arbeitsgruppe zählt zu den besten weltweit. Diese Internationalisierung bereichert unsere Forschung mit anderen Herangehensweisen und Denkweisen.“
„Die aktuell erhältlichen Pflanzenschutzmittel auf Pilzbasis werden durch Festphasenfermentation hergestellt“, erläutert Iwanicki. „Das heißt, die Pilze werden auf Getreidesubstrat kultiviert, was zahlreiche Einschränkungen wie eine geringe Wachstumsrate, ungleiche Nährstoffverteilung und schwierige Prozesskontrolle mit sich bringt.“ Letztlich leidet die Qualität des biologischen Pflanzenschutzmittels. „Wir setzen dagegen auf die Flüssigfermentation. Das ist die Produktion der Pilze in einer Nährstofflösung. Denn dabei produzieren sie nicht nur verschiedene infektiöse Zellen für die Schädlingsbekämpfung, auch die Industrie bevorzugt dieses Verfahren, denn es lässt sich besser automatisieren und skalieren.“
Für ein anwendbares Produkt braucht es den Pilz dann aber doch wieder in trockener Version, da er sich nur so länger hält und besser lagern lässt. Die Landwirte lösen ihn bei Bedarf in Wasser auf und bringen ihn auf dem Feld aus. Allerdings reagiert Beauveria bassiana empfindlich auf die Trocknung. Iwanicki entwickelte deshalb einen innovativen Ansatz durch Vorkonditionierung. „Wir verändern bei der Kultivierung verschiedene Parameter wie die Temperatur oder die osmotische Konzentration und setzen eine Schutzformulierung ein, also eine Art schützende Hülle.“ Diese hat das Ziel, dass die so produzierten Pilzzellen die erforderlichen Eigenschaften entwickeln und den Trocknungsprozess besser überstehen.
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