Systemic protection of rice against African rice gall midge (Orseolia oryzivora) through seed coat treatment with selected botanical extracts

In den feuchten, wassergesättigten Feldern Westafrikas stehen Reisbauern einem stillen, aber verheerenden Feind gegenüber: der Afrikanischen Reisgallmücke. Diese winzige Fliege legt ihre Eier auf Reisfeldern ab, und wenn die Larven schlüpfen, krabbeln sie in das Zentrum der Pflanze, um sich dort zu ernähren. Dort regen sie den Reis dazu an, einen seltsamen, hohlen Schlauch um sie herum zu bilden, der als „Silbertrieb“ bekannt ist. In dieser schützenden Hülle ernähren sich die Larven ungestört und zerstören dabei die Fähigkeit der Pflanze, Körner zu produzieren. Da sich die Schädlinge so effektiv im Inneren der Pflanze verstecken, bewirkt das Besprühen der Blätter mit Chemikalien wenig; das Gift erreicht die verborgenen Larven nie. Darüber hinaus schadet der übermäßige Einsatz solcher Chemikalien der Umwelt und der menschlichen Gesundheit. Seit Jahrzehnten suchen Wissenschaftler nach einer Möglichkeit, den Reis von innen heraus zu schützen, in der Hoffnung, eine Methode zu finden, die den Schädling dort erreicht, wo er lebt, ohne die Kollateralschäden herkömmlicher Spritzmittel zu verursachen.

Ein Forscherteam in Nigeria untersuchte kürzlich eine Lösung, die in den Pflanzen selbst verwurzelt ist. Sie untersuchten, ob das Einweichen von Reissamen in Extrakten aus gewöhnlichen Unkräutern und Kräutern die wachsende Reispflanze in eine Festung gegen die Gallmücke verwandeln könnte. Die Studie konzentrierte sich auf drei spezifische Pflanzen: Ageratum conyzoides, Chromolaena odorata und Ocimum gratissimum. Diese Pflanzen sind dafür bekannt, natürliche Chemikalien zu enthalten, die Insekten abwehren oder töten können. Die Forscher fragten sich, ob diese Chemikalien von einem Reissaatkorn aufgenommen werden könnten, durch die junge Pflanze nach oben wandern und die zarten Triebspitzen erreichen könnten, an denen die Gallmückenlarven angreifen. Wenn dies erfolgreich wäre, würde dies bedeuten, dass ein Landwirt den Samen einmal behandeln müsste und die Pflanze von dem Moment an, in dem sie keimt, ihr eigenes Verteidigungssystem mit sich trägt.

Um dies zu testen, arbeiteten die Wissenschaftler in einer kontrollierten Umgebung am International Institute of Tropical Agriculture in Ibadan. Sie wählten zwei Arten von Reissäten aus: eine Sorte, die als mäßig resistent gegen die Gallmücke bekannt ist, und eine andere, die sehr anfällig für sie ist. Sie bereiteten Extrakte aus den drei Pflanzen unter Verwendung spezifischer Lösungsmittel vor, um die aktiven Chemikalien zu extrahieren. Dann weichten sie die Reissäute in diesen Flüssigkeitsextrakten in verschiedenen Stärken ein, die von sehr verdünnt bis recht konzentriert reichten. Nachdem sie die Samen ein ganzes Tage lang liegen gelassen hatten, pflanzten sie sie in Töpfe und zogen sie in einem Gewächshaus auf. Sobald die Setzlinge etabliert waren, führten die Forscher ausgewachsene Gallmücken in die Käfige ein, um die Eiablage und einen Befall zu ermöglichen, was geschieht, wenn es in einem echten Feld der Fall ist.

Die Ergebnisse zeigten, dass die Samen die Pflanzenextrakte tatsächlich aufnahmen und den Schutz auf die wachsende Pflanze übertrugen. Als die Forscher die Reispflanzen Wochen später überprüften, stellten sie fest, dass die behandelten Samen die Anzahl der beschädigten Triebe signifikant reduziert hatten. Die effektivste Behandlung war der Extrakt aus Ageratum conyzoides. Als die mäßig resistente Reisvarietät in eine Zwanzigprozent-Lösung dieses Extrakts eingeweicht wurde, wies sie null Infektion auf; nicht ein einziger Trieb wurde beschädigt. Bemerkenswerterweise bot derselbe Extrakt selbst bei einer niedrigeren Konzentration von zehn Prozent die vollständige Protektion für die resistente Reisvarietät. Bei der anfälligeren Reisvarietät war die Zwanzigprozent-Lösung desselben Extrakts die einzige Behandlung, die einen vollständigen Schutz erreichte. Die anderen beiden Pflanzenextrakte wirkten ebenfalls, erforderten jedoch höhere Konzentrationen, um voll wirksam zu sein, und sie verhinderten den Befall auf der anfälligen Reisvarietät bei keinem der getesteten Niveaus vollständig.

Neben der bloßen Bekämpfung der Schädlinge half die Behandlung den Reispflanzen auch, besser zu wachsen. Die Forscher maßen die Höhe der Pflanzen, die Anzahl der Stängel, die sie produzierten, und das Gewicht ihres Korns. Die Reispflanzen, die den stärksten Schutz durch die botanischen Extrakte erhielten, wuchsen höher, bildeten mehr Stängel und lieferten mehr Kornertrag als jene, die nur wenig oder gar keinen Schutz erhielten. Die mäßig resistente Reisvarietät schnitt über alle Messungen hinweg konsequent besser ab als die anfällige, was darauf hindeutet, dass die Kombination einer natürlich robusten Pflanzensorte mit einer botanischen Samenbehandlung eine kraftvolle, synergistische Verteidigung schafft. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass das Einweichen von Samen in diesen spezifischen Pflanzenextrakten eine praktikable, umweltfreundliche Methode zum Schutz des Reises vor der Gallmücke darstellt, die eine vielversprechende Alternative zu den harten Chemikalien bietet, die die verborgenen Larven seit langem nicht erreichen konnten.