Enhancement of essential oil yield in Ocimum americanum L. across ontogenetic phases by Bacillus subtilis MTCC 8141 and Trichoderma harzianum MTCC 936 and its termiticidal efficacy against Odontotermes parvidens

Seit Jahrhunderten verlassen sich Landwirte auf synthetische Chemikalien, um Insekten daran zu hindern, ihre Ernten zu vernichten. Während diese künstlichen Gifte schnell wirken, hinterlassen sie eine Spur von Umweltschäden, schaden Kreaturen, die nicht das Zielobjekt sind, und führen letztlich zu Insekten, die immun gegen das Gift werden. Als Reaktion darauf haben Wissenschaftler ihre Aufmerksamkeit auf das eigene chemische Arsenal der Natur gelenkt: ätherische Öle. Dies sind die aromatischen, flüchtigen Flüssigkeiten, die in vielen Pflanzen vorkommen und oft komplexe Mischungen aus Verbindungen enthalten, die Insekten auf verschiedene Weise töten oder abwehren können. Im Gegensatz zu einer einzelnen synthetischen Chemikalie, die vielleicht nur einen Teil des Körpers eines Insekts angreift, greifen diese natürlichen Öle oft an mehreren Fronten an, was sie zu einer vielversprechenden, biologisch abbaubaren Alternative für die Schädlingsbekämpfung macht. Die Menge des von einer Pflanze produzierten Öls und die spezifischen Chemikalien darin können sich jedoch drastisch ändern, je nachdem, wie alt die Pflanze ist und was im Boden um ihre Wurzeln herum lebt.

Forscher in Indien unternahmen den Versuch herauszufinden, ob sie hilfreiche Bodenmikroben nutzen könnten, um die Produktion dieser natürlichen Insektizide in einer speziellen Pflanze namens Ocimum americanum, einer Art von wildem Basilikum, zu steiget. Sie konzentrierten sich auf zwei mikroskopisch kleine Helfer: ein Bakterium namens Bacillus subtilis und einen Pilz namens Trichoderma harzianum. Diese Organismen sind dafür bekannt, Pflanzen beim Wachsen zu helfen, indem sie Nährstoffe verfügbar machen und die eigenen Abwehrkräfte der Pflanze stimulieren. Das Team wollte wissen, ob das Hinzufügen dieser Mikroben zum Boden nicht nur die Pflanzen größer machen würde, sondern auch die Menge des von ihnen produzierten ätherischen Öls erhöhen und deren chemische Zusammensetzung verändern würde, um sie effektiver gegen einen zerstörerischen Schädling zu machen: die Termite. Sie mussten auch den perfekten Zeitpunkt für die Ernte der Pflanzen finden, da der Ölgehalt schwankt, während die Pflanze sich von ihrer jungen, blättrigen Phase zur blühenden, reproduktiven Phase bewegt.

Die Wissenschaftler züchteten die Basilikumpflanzen auf einem Feld und unterteilten sie in vier Gruppen. Eine Gruppe erhielt keine Behandlung und diente als Basiswert. Die anderen drei Gruppen wurden entweder allein mit dem Bakterium, allein mit dem Pilz oder mit einer Mischung aus beiden behandelt. Sie überwachten die Pflanzen durch drei verschiedene Lebensstadien: vor dem Blühen, während des Blühens und nach Abschluss der Blütezeit. In jeder Phase ernteten sie die Blätter, um zu messen, wie viel Öl extrahiert werden konnte. Die Ergebnisse zeigten, dass die mit Mikroben behandelten Pflanzen signifikant größer wuchsen als die unbehandelten. Das dramatischste Wachstum trat während der Blütezeit auf; die Pflanzen, die mit der Mischung aus beiden Mikroben sowie die allein mit dem Bakterium behandelten Pflanzen produzierten das schwerste Laub.ت Viel wichtiger war, dass die Menge des aus den Blättern extrahierten ätherischen Öls während dieser Blütephase ihren Höhepunkt erreichte. Die Pflanzen, die allein mit dem Bakterium behandelt wurden, lieferten die höchste Ölkonzentration von 1,28 Prozent, dicht gefolgt von der Mischbehandlung mit 1,27 Prozent, verglichen mit nur 0,90 Prozent bei den unbehandelten Pflanzen.

Um zu verstehen, was diese Öle effektiv machte, analysierten die Forscher ihre chemische Zusammensetzung. Sie fanden heraus, dass das Öl von einer Verbindung namens Kampfer dominiert wurde, die für ihren starken Duft und ihre insektiziden Eigenschaften bekannt ist. In den mit dem Bakterium behandelten Pflanzen machte Kampfer mehr als die Hälfte des Öls aus, ein höherer Anteil als in den unbehandelten Pflanzen. Dies deutet darauf hin, dass die Mikroben nicht nur das Volumen des Öls erhöhten, sondern auch die Pflanze beeinflussten, eine qualitativ hochwertigere, potentere Version davon zu produzieren. Die Forscher testeten dieses Öl dann gegen eine spezifische Termitenart, Odontotermes parvidens, unter Anwendung von drei verschiedenen Methoden. Im ersten Test setzten sie die Termiten direkt dem Öl aus. Im zweiten ließen sie die Dämpfe des Öls den Raum um die Termiten herum füllen, ohne direkten Kontakt. Im dritten testeten sie, ob das Öl die Termiten vertreiben könnte.

Die Ergebnisse waren bemerkenswert. Die ätherischen Öle der mit Mikroben behandelten Pflanzen waren weitaus effektiver als die der unbehandelten Pflanzen. Wenn sie dem Öl der mit dem Bakterium behandelten Pflanzen oder der Mischbehandlung ausgesetzt wurden, starben die Termiten viel schneller. Bei der höchsten getesteten Konzentration töteten diese Öle 100 Prozent der Termiten innerhalb einer Stunde bei direktem Kontakt und innerhalb einer Stunde bei Exposition gegenüber den Dämpfen. Das unbehandelte Öl tötete die Termiten ebenfalls, aber es dauerte länger und erforderte höhere Konzentrationen, um das gleiche Ergebnis zu erzielen. Darüber hinaus wirkten die Öle als starke Repellentien. Wenn sie die Wahl zwischen einem behandelten Bereich und einem sauberen Bereich hatten, mieden die Termiten den behandelten Bereich massiv; die mit Mikroben behandelten Öle trieben sie bei der höchsten Konzentration vollständig weg. Die Studie bestätigte, dass die Kombination aus der Ernte der Pflanzen zum richtigen Zeitpunkt – nämlich wenn sie blühen – und der Inokulation des Bodens mit diesen spezifischen Mikroben ein mächtiges, natürliches Werkzeug zur Bekämpfung von Termiten schafft.

Diese Forschung zeigt, dass die Beziehung zwischen einer Pflanze und dem mikrobiellen Leben in ihrem Boden genutzt werden kann, um ein effektiveres natürliches Pestizid zu produzieren. Indem Landwirte einfach diese nützlichen Bakterien und Pilze in den Boden geben und warten, bis die Pflanzen ihre Blütephase erreichen, könnten sie potenziell eine Ernte einfahren, die nicht nur größer, sondern auch reicher an den spezifischen Chemikalien ist, die zur Bekämpfung von Schädlingen benötigt werden. Die Studie legt nahe, dass dieser Ansatz einen gangbaren Weg zu einem nachhaltigen Schädlingsmanagement bietet, indem er den Bedarf an harten synthetischen Chemikalien reduziert und gleichzeitig die eigene biologische Maschinerie der Pflanze nutzt, um sich selbst und die umliegenden Nutzpflanzen zu schützen.