Rice seed production practices associated with pathogenic seed-borne fungi

Reis ist das tägliche Brot für Millionen von Menschen in Ostafrika – eine Nutzpflanze, die Mägen füllt und ganze Volkswirtschaften stützt. Doch der Weg vom Korn auf einem Feld bis hin zum Samen in der Hand eines Bauern ist voller unsichtbarer Bedrohungen. Winzige Pilzorganismen, zu klein, um ohne Mikroskop gesehen zu werden, können sich als blinde Passagiere am Samen selbst anheften. Diese mikroskopischen Mitreisenden verursachen nicht immer sofort Probleme, aber sie können im Verborgenen ruhen und darauf warten, aufzuwachen, sobald der Samen gepflanzt wird. Wenn die neue Ernte beginnt zu wachsen, können diese Pilze die jungen Triebe angreifen, das Korn verfaulen lassen oder die Pflanze so stark schwächen, dass die Ernte schrumpft. Für Bauern, die auf jedes Kilogramm Reis angewiesen sind, um ihre Familien zu ernähren oder ihren Lebensunterhalt zu verdienen, ist ein mit diesen Pathogenen infizierter Samen ein Glücksspiel, das sie sich nicht leisten können. Die Frage, vor der Agrarwissenschaftler stehen, ist nicht nur, welche Pilze vorhanden sind, sondern wie die täglichen Entscheidungen der Bauern – wie sie pflanzen, wie sie ihre Felder bewirtschaften und wie sie ihre Ernte lagern – diese Eindringlinge entweder einladen oder sie in Schach halten.

In einer kürzlich durchgeführten Studie in den Reisanbauregionen Tansanias machten sich Forscher auf den Weg, um diese unsichtbare Landschaft zu kartieren. Sie reisten in die Regionen Morogoro und Mbeya, Gebiete, die für ihre fruchtbaren Böden und beständigen Regenfälle bekannt sind, um die Samen zu untersuchen, die von den Bauern aufbewahrt und verkauft wurden. Das Team sammelte Proben von einundfünfzig verschiedenen Saatgutproduzenten, die von Kleinbauern, die ihr eigenes Korn aufbewahrten, bis hin zu größeren Betrieben reichten, die zertifiziertes Saatgut für den Markt produzieren. Zusammen mit den Samen sammelten die Forscher detaillierte Berichte der Bauern über deren tägliche Routinen: wann sie pflanzten, wie sie den Boden vorbereiteten, ob sie den verbliebenen Strohresten verbrannten oder vergruben und wie lange sie die Samen aufbewahrten, bevor sie sie erneut pflanzten. Im Labor platzierten die Forscher diese Samen auf speziellen, nährstoffreichen Platten und feuchten Papiertüchern und schufen so ein warmes, feuchtes Milieu, das verborgene Pilze zum Wachsen anregte. Über mehrere Tage beobachteten die Forscher, wie flauschige Kolonien von Schimmel auftauchten, und identifizierten sechzehn verschiedene Pilzarten, die auf oder in den Reiskörnern gelebt hatten.

Die Ergebnisse zeigten ein komplexes Bild, in dem die Art des Saatguts und die Art der Handhabung eine entscheidende Rolle spielten. Die Samen, die die Bauern für sich selbst aufbewahrten – oft über Generationen weitergegeben oder unter Nachbarn ausgetauscht – trugen eine größere Vielfalt dieser Pilzarten und wiesen im Vergleich zu dem durch zertifizierte Programme produziertem Saatgut höhere Infektionsraten auf. Unter den gefundenen Pilzen war eine Art, Fusarium moniliforme, die häufigste; sie trat in fast zwei Dritteln der Proben auf, dicht gefolgt von Aspergillus flavus. Die Studie zeigte jedoch, dass das Vorhandensein dieser Pilze nicht zufällig war, sondern eng mit spezifischen landwirtschaftlichen Praktiken verknüpft war. So spielte beispielsweise die Höhe des Bauernhofs eine überraschende Rolle. Farmen in höheren Lagen, wo die Luft kühler ist, neigten dazu, mehr bestimmte Pilze wie Bipolaris und Curvularia zu beherbergen, während die wärmeren, tiefer gelegenen Felder anfälliger für Fusarium und Aspergillus waren.

Auch die Methoden, mit denen die Bauern ihre Kulturen begannen, verschoben das Gleichgewicht dessen, welche Pilze gediehen. Wenn Bauern ihre Samen vorkeimten oder junge Setzlinge aus einer Aufzuchtstation in das Hauptfeld umpflanzten, reduzierten sie das Vorkommen einiger schädlicher Pilze, förderten aber unbeabsichtigt andere. Konkret senkten diese Methoden die Mengen an Bipolaris, erhöhten jedoch die Zahlen von Fusarium und Aspergillus. Ähnlich verhielt es sich mit der Art und Weise, wie die Bauern mit dem nach der Ernte übrig gebliebenen Stroh umgingen. Wenn das Stroh verbrannt wurde, schien dies bestimmte Pilzinfektionen zu reduzieren, aber wenn das Stroh gehackt und wieder in den Boden eingearbeitet wurde, schuf dies ein Reservoir, das das Wachstum von Bipolaris, Curvularia und Fusarium förderte. Selbst die Lagerung der Samen war von Bedeutung; das längere Aufbewahren der Samen erhöhte das Risiko, dass Penicillium und Alternaria Fuß fassten, während kürzere Lagerzeiten diese spezifischen Pilze in Schach hielten.

Vielleicht war die auffälligste Erkenntnis, dass keine einzelne landwirtschaftliche Praxis ein universelles Heilmittel darstellte. Eine Methode, die half, eine Art von Pilz zu kontrollieren, machte oft eine andere Art schlimmer. Beispielsweise reduzierte der Einsatz von Fungiziden auf den Samen die Infektionen durch Bipolaris und Fusarium solani, führte aber unerwartet zu höheren Raten von Fusarium moniliforme. Dies deutet darauf hin, dass die Beziehung zwischen den Bauern und diesen mikroskopischen Organismen delikat und spezifisch ist. Die Studie zeigt, dass das einfache Anwenden einer Standardlösung nicht funktioniert, da verschiedene Pilze unterschiedlich auf dieselben Bedingungen reagieren. Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass Bauern und Agrarberater, um den Reissaatgut effektiv zu schützen, diese spezifischen Wechselwirkungen verstehen müssen. Sie müssen ihre Entscheidungen – ob es sich um die Reissorte handelt, die sie anbauen, die Art der Bewirtschaftung ihrer Felder oder die Lagerung ihrer Ernte handelt – auf die spezifischen Pilzbedrohungen in ihrer lokalen Umgebung abstimmen. Indem sie erkennen, dass jede Praxis einen Kompromiss beinhaltet, besteht das Ziel nicht nur darin, ein einzelnes Problem zu eliminieren, sondern das gesamte System so zu steuern, dass die schädlichsten Pilze unter Kontrolle gehalten werden, ohne versehentlich andere einzuladen.