Ascophyllum nodosum Biofertilizer Buffers Triazole Fungicide Stress in Soybean by Sustaining Gas Exchange and Photosynthetic Function

Stellen Sie sich vor, Sie sind ein Landwirt, der versucht, die größten und gesündesten Sojabohnen der Welt zu züchten. Um dies zu erreichen, müssen Sie einen ständigen Krieg gegen unsichtbare Feinde führen: Pilze, die Krankheiten wie Rost und Blattflecken verursachen. Um diesen Krieg zu gewinnen, setzen Landwirte starke chemische Waffen namens Fungizide ein. Betrachten Sie diese Chemikalien wie ein sehr starkes Antibiotikum für Pflanzen; sie töten die schlechten Pilze, aber manchmal können sie der Pflanze auch ein wenig einen „Kater“ verpassen. Dieser Kater wird Phytotoxizität genannt. Es ist nicht immer eine tote Pflanze, aber die Pflanze füh- sich vielleicht träge, ihre Blätter könnten gelb werden oder sie könnte Schwierigkeiten haben, zu atmen und Sonnenlicht richtig zu verwerten.

Stellen Sie sich nun vor, Sie haben ein spezielles „Energy Drink“ aus Algen, einen Biofertilisator. Wissenschaftler vermuten schon lange, dass dieser Algen-Drink der Pflanze helfen kann, sich von Stress zu erholen, indem er wie ein Schutzschild oder ein Puffer wirkt. Aber hilft dieser Algen-Drink tatsächlich, wenn eine Pflanze mit dem spezifischen Stress von Fungizid-Chemikalien zu kämpfen hat? Das ist die große Frage, die Forscher aufgeworfen haben. Sie wollten wissen, ob dieser Algen-Booster den „Kater“ der Medizin verhindern kann, um den internen Motor der Pflanze am Laufen zu halten, selbst wenn die Chemikalien ihre Arbeit verrichten.

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Das Experiment: Eine Schlacht im Gewächshaus

In einem sonnigen Gewächshaus in Brasilien richtete ein Team von Wissenschaftlern ein großes Experiment ein, um diese Idee zu testen. Sie züchteten Sojapflanzen (eine spezifische Sorte namens DM 56I59 RSF IPRO) in Töpfen und behandelten sie mit verschiedenen Kombinationen aus „Medizin“ und „Energy Drinks“.

Sie hatten 12 verschiedene Pflanzengruppen. Einige erhielten gar nichts (die Kontrollgruppe). Einige erhielten nur den Algen-Biofertilisator. Der Rest erhielt fünf verschiedene Arten von Triazol-basierten Fungiziden (der Medizin, die verwendet wird, um Rost und andere Krankheiten zu bekämpfen). Entscheidend war, dass es für jeden Fungizidtyp zwei Versionen gab: eine, bei der die Pflanze nur die Medizin erhielt, und eine, bei der die Pflanze die Medizin plus den Algen-Biofertilisator erhielt.

Die Wissenschaftler beobachteten diese Pflanzen mehrere Tage lang sehr genau. Sie schauten nicht nur auf die Blätter, um zu sehen, ob sie braun oder gelb waren; sie nutzten Hightech-Werkzeuge, um die Pflanzen „atmen“ zu hören (Messung des Gasaustauschs) und um zu sehen, wie gut ihre Blätter das Sonnenlicht in Energie verwandeln (Messung der Chlorofyll-Fluoreszenz). Sie überprüften die Pflanzen nach 12, 24, 48 und 96 Stunden nach dem Sprühen.

Die Ergebnisse: Eine teilweise Rettungsmission

Hier ist das, was sie herausfanden, und es ist etwas nuancierter als ein einfaches „Ja, es rettet den Tag“.

1. Der „Kater“ war real, aber mild
Als die Pflanzen allein mit den Fungiziden besprüht wurden, wurden sie ein wenig krank. Ihre Blätter zeigten einige sichtbare Schäden, wie Gelbfärbung oder Flecken. Der schlimmste Übeltäter war eine Mischung enthaltend Impyruflxam und Prothioconazol, die die sichtbarsten Verletzungen verursachte (bis zu etwa 8 % Schaden in den schlimmsten Fällen). Die Schäden waren jedoch nicht katastrophal; die Pflanzen starben nicht, sie sahen nur etwas mitgenommen aus.

2. Die Algen reparierten die Narben nicht
Als die Wissenschaftler den Algen-Biofertilisator zur Mischung hinzufügten, wiesen die Pflanzen immer noch einige sichtbare Narben auf. Die Algen konnten die gelben Flecken nicht vollständig auslöschen oder verhindern, dass die Blätter etwas mitgenommen aussah. Wenn man nur mit den Augen auf die Pflanzen blickte, schien der Algen-Extrakt kein magischer Radiergummi zu sein. Der Schaden war immer noch da, nur etwas weniger schwerwiegend.

3. Aber im Inneren lief der Motor auf Hochtouren!
Dies ist der Teil der Geschichte, der spannend wird. Während das Äußere der Pflanze noch etwas mitgenommen aussah, funktionierte das Innere mit den Algen viel besser.

• Besser Atmen: Die Pflanzen, die mit Algen + Fungizid behandelt wurden, atmeten viel besser als jene, die nur das Fungizid erhielten. Sie öffneten ihre „Stomata“ (winzige Poren auf den Blättern) weiter, ließen mehr Luft herein und ließen Wasserdampf nach außen entweichen.
• Sonnenlicht essen: Die Rate, mit der sie Sonnenlicht in Nahrung umwandelten (Photosynthese), sprang signifikant nach oben. Zum Beispiel senkte eine spezifische Fungizid-Mischung die Geschwindigkeit der Nahrungsproduktion auf 22,07, aber als die Algen hinzugefügt wurden, sprang dieser Wert auf 29,96 hoch.
• Effizienz: Die Pflanzen wurden effizienter darin, das Kohlendioxid, das sie aufnahmen, zu nutzen.

Die Wissenschaftler fanden heraus, dass die Algen als physiologischer Puffer wirkten. Sie verhinderten nicht, dass die Chemikalie die Pflanze traf, aber sie halfen den internen Systemen der Pflanze, trotz des Schlags weiterzuarbeiten. Es war, als würde man einem Läufer ein Paar stützende Schuhe geben, nachdem er sich den Knöchel verstaucht hat; der Knöchel ist immer noch blau (der sichtbare Schaden), aber der Läufer kann trotzdem sprinten (der Gasaustausch und die Photosynthese).

Was ist mit der „Batterie“?

Die Forscher überprüften auch die „Batterien“ der Pflanzen – die winzigen Teile in den Blättern, die Lichtenergie einfangen (genannt Photosystem II). Überraschenderweise beschädigten die Fungizide diese Batterien nicht. Die Effizienz der „Batterie“ blieb weitgehend gleich, egal ob die Pflanze die Algen hatte oder nicht.

Dies sagt uns etwas Wichtiges: Das Problem war nicht, dass die Pflanze das Sonnenlicht nicht einfangen konnte. Das Problem war, dass die Pflanze diese Energie nicht nutzen konnte, um Nahrung herzustellen, weil ihr Atmen und ihre interne Chemie durch das Fungizid gestört wurden. Die Algen halfen beim „Nutzen“-Teil, nicht beim „Einfangen“-Teil.

Das Fazit

Also, haben die Algen den Tag gerettet? Ja und nein.

• Nein, sie machten die Pflanzen nicht perfekt. Die sichtbaren Narben des Fungizid-„Katers“ waren immer noch vorhanden, wenn auch etwas abgeschwächt.
• Ja, sie retteten die Fähigkeit der Pflanze zu funktionieren. Sie hielten den Gasaustausch und die Photosynthese auf hohem Niveau und verhinderten, dass die Pflanze in ein tiefes Loch fiel.

Die Studie legt nahe, dass der Algen-Biofertilisator zwar kein vollständiger visueller Schutzschild ist, aber ein mächtiger physiologischer Schutzschild ist. Er hilft den Sojapflanzen, ihre internen Motoren am Laufen zu halten, selbst wenn sie einen Schlag durch krankheitsbekämpfende Chemikalien erhalten. Dies bedeutet, dass Landwirte diese essenziellen Medikamente verwenden können, ohne sich zu viele Sorgen machen zu müssen, dass ihre Ernten dadurch ihren Energie- und Wachstumspotenzial verlieren, was den gesamten landwirtschaftlichen Prozess etwas nachhaltiger und weniger stressig für die Pflanzen macht.