A Rhizoctonia-like Ceratobasidium sp. AG-A causing damping-off of Arachis pintoi

In der verborgenen Welt unter der Erde findet eine ständige Verhandlung zwischen Pflanzen und den mikroskopisch kleinen Pilzen statt, die sie umgeben. Die meisten dieser Pilze sind harmlose Nachbarn oder sogar hilfreiche Partner, die ruhig auf Pflanzenwurzeln oder auf verrottendem organischem Material leben. Unter den richtigen Bedingungen können jedoch einige dieser Pilze ihr Verhalten ändern und von passiven Bewohnern zu aggressiven Angreifern werden, die Stängel faulen lassen und junge Setzlinge töten. Eine solche Gruppe von Pilzen, die oft mit einem berühmteren Verwandten namens Rhizoctonia verwechselt wird, umfasst Arten, die allein durch das Aussehen schwer zu identifizieren sind, da sie ihnen sehr ähnlich sehen. Die Unterscheidung zwischen ihnen erfordert die Betrachtung der Anzahl der Zellkerne in ihren Zellen und die Analyse ihres genetischen Codes. Diese Unterscheidung ist für Landwirte und Gärtner von tiefer Bedeutung, da verschiedene Pilzgruppen unterschiedliche Kulturen angreifen, und genau zu wissen, welcherjenige gerade Probleme verursacht, ist der einzige Weg, dies zu stoppen.

Anfang 2024 sah sich eine zertifizierte Baumschule im Bundesstaat São Paulo, Brasilien, einer plötzlichen und schweren Krise bei ihrer Pinto-Erdnuss-Ernte gegenüber. Diese spezifische Erdnuss, bekannt als Arachis pintoi, ist eine robuste tropische Pflanze, die in Südamerika heimisch ist und für ihre Fähigkeit geschätzt wird, degradierte Weiden zu renaturieren und die Bodengesundheit zu verbessern. Die Baumschule züchtete eine beliebte Sorte namens BRS Oquira, die durch das Pflanzen kleiner Stiele anstatt Samen vermehrt wird. Plötzlich begannen die Setzlingsschalen auszufallen. Die Pflanzen, die eigentlich gedeihen sollten, begannen, dunkle, verrottende Stiele und Wurzeln zu entwickeln. Innerhalb weniger Wochen war der Schaden katastrophal, wobei die Verluste bei den jungen Pflanzen neunzig Prozent überstiegen. Der Betreiber der Baumschule beobachtete, wie die einst lebhaften Schalen in eine Masse aus toten, verwelkten Setzlingen umschlugen – ein Phänomen, das als Umfallkrankheit (Damping-off) bekannt ist, bei dem der Stängelgrund fault und die Pflanze kollabiert.

Ein Team von Forschern der Embrapa, Brasiliens landwirtschaftlicher Forschungsgesellschaft, wurde gerufen, um die Ursache zu untersuchen. Sie untersuchten die sterbenden Pflanzen unter einem Mikroskop und fanden dunkelbraune Pilzfäden, die auf dem verrottenden Gewebe wuchsen. Diese Fäden hatten ein spezifisches Verzweigungsmuster, das in spitzen rechten Winkeln abknickte – ein Merkmal, das typisch für eine Gruppe von Pilzen ist, zu der sowohl das bekannte Rhizoctonia als auch eine weniger bekannte Gruppe namens binukleater Rhizoctonia gehört. Um den exakten Übeltäter zu identifizieren, nahmen die Wissenschaftler Proben von den kranken Pflanzen und züchteten den Pilz in einem Labor. Sie zählten die Zellkerne, oder die Steuerzentralen innerhalb der Pilzzellen, und fanden heraus, dass jede Zelle genau zwei Kerne enthielt. Dies bestätigte, dass der Pilz zur binukleaten Gruppe gehörte, die heute unter der Gattung Ceratobasidium klassifiziert wird.

Um sicher zu sein, dass dies die Identität des Pilzes war, extrahierten die Forscher die DNA aus dem Pilz und sequenzierten eine spezifische genetische Region. Als sie diesen genetischen Code mit einer riesigen Datenbank bekannter Pilze verglichen, deuteten die Ergebnisse klar auf eine spezifische Gruppe hin, die als AG-A bekannt ist. Dieser genetische Fingerabdruck platzierte den Pilz in einen Stammbaum neben anderen Stämmen, die in China Wurzelfäule bei Erdnüssen verursachen, was darauf hindeutet, dass dieser Erreger nicht auf einen Ort beschränkt ist, sondern unter Erdnusskulturen weit verbreitet sein könnte. Die Forscher mussten dann beweisen, dass dieser spezifische Pilz tatsächlich derjenige war, der die Pinto-Erdnüsse tötete, und nicht nur ein Beifahrer. Sie richteten ein kontrolliertes Experiment ein, indem sie gesunde Pinto-Erdnussstiele in frische Erde pflanzten. Sie impften einen Satz Schalen mit dem isolierten Pilz, während sie einen anderen Satz unberührt ließen, um als Kontrolle zu dienen.

Die Ergebnisse waren entscheidend. Innerhalb von sieben Tagen begannen die Pflanzen, die dem Pilz ausgesetzt waren, dieselbe Dunkelfärbung und Fäulnis am Stängelgrund zu zeigen, die auch in der Baumschule beobachtet worden war. Am fünfzehnten Tag waren achtundachtzig Prozent der geimpften Pflanzen gestorben, während nur zehn Prozent der ungeimpften Pflanzen starben, hauptsächlich aufgrund natürlicher Wurzelprobleme. Die Forscher nahmen den Pilz dann aus den neu abgestorbenen Pflanzen und züchteten ihn erneut, um zu bestätigen, dass es sich um densen Organismus handelte, mit dem sie begonnen hatten. Dieser Kreislauf aus Isolation, Infektion und Re-Isolation erfüllte die standardmäßigen wissenschaftlichen Anforderungen, um zu beweisen, dass der Pilz die wahre Ursache der Krankheit war.

Diese Entdeckung markiert das erste Mal, dass dieser spezifische Pilz, Ceratobasidium sp. AG-A, gemeldet wurde, der Umfallkrankheit bei Pinto-Erdnüssen verursacht. Während ein ähnlicher Pilz bereits bei anderen Kulturen in Brasilien gesehen wurde und eine andere Rhizoctonia-Art in der Vergangenheit lose mit Pinto-Erdnüssen in Verbindung gebracht wurde, ist dies der erste bestätigte Fall dieser speziellen genetischen Gruppe, die diese spezifische Pflanze angreift. Die Ergebnisse legen nahe, dass dieser Pilz in der Erdnussproduktion häufiger vorkommen könnte als bisher angenommen, indem er möglicherweise von anderen Wirten überspringt oder sein Verhalten aufgrund von Umweltveränderungen ändert. Nach der Diagnose implementierte die Baumschule strenge Managementänderungen, einschließlich der Behandlung der Pflanzstiele mit Fungiziden, der Entfernung kontaminierter Erde und der Versetzung der Setzlingsschalen in Bereiche mit mehr direktem Sonnenlicht und weniger kontinuierlicher Bewässerung. Diese Schritte stoppten den Ausbruch erfolgreich und reduzierten die Verluste auf ein vernachlässigbares Maß. Der Fall dient als Erinnerung daran, dass selbst robuste, einheimische Pflanzen anfällig für mikroskopische Verschiebungen in der Welt der Pilze sind und dass die präzise Identifizierung der erste Schritt zum Schutz unserer Ernährungssysteme ist.