Dr. Jürgen Kutscheidt
Forschung und Anwendung seit 1985

 

 


                                   Qualitätsanforderungen an Mykorrhiza-Impfstoffe

Einleitung

Im Jahre 1885 wurde der Begriff Mykorrhiza vom Berliner Forstbotaniker B. Frank geprägt und als Lebensgemeinschaft zwischen den Feinwurzeln höherer Pflanzen und bestimmten Pilzarten beschrieben. In seiner Veröffentlichung ging Frank bereits eingehend auf die Anatomie und Funktion dieser Symbioseform ein. Auslöser für die Untersuchungen war der Auftrag vom preußischem König Trüffelpilze zu kultivieren. Dieses Ziel wurde vor 120 Jahren  nicht erreicht; heute ist die Trüffelzucht eine seit mehr als zwei Jahrzehnten erfolgreich praktizierte Anwendung in Frankreich, Italien und im arabischen Raum. Daneben kommen Mykorrhiza-Impfstoffe im Gartenbau, in der Land- und Forstwirtschaft und in zunehmendem Maße auch in der Baumpflege zum Einsatz.

Verschiedene Impfstoffe

Die ersten künstlichen Beimpfungen von Bäumen wurden in den 20er Jahren des letzten Jahrhunderts durchgeführt. Damals war es üblich bei Neupflanzungen Waldboden mit ins Pflanzloch hineinzugeben. Diese simple Methode fand auch bei der Neuanlage von Baumschulen Anwendung, die nach einigen Fehlschlägen in waldfreien Arealen begründet werden. Nur mittels der Zugabe von natürlich verpilztem Waldboden war es möglich hier Pflanzen aus Saatgut hochzubringen. Neben den Vorteilen dieser Methode, zu denen auch die geringen Kosten zählen, treten bei der Waldboden-Beimpfung leider auch zwei gravierende Nachteile auf. Es lässt sich bei dieser Methode zum einen nicht gewährleisten, dass nur die „guten Mykorrhizapilze“ übertragen werden, sondern es können auch Schadpilze (wie Phytophthora, Verticillium oder Hallimasch), pflanzenschädigende Bakterien und Viren oder tierische Schaderreger (wie Nematoden und Käferlarven) in die Kultur eingebracht werden. Zum anderen kann auch vorab keine Aussage über die Qualität der enthaltenen Mykorrhizapilze getroffen werden. Somit birgt diese Methode zwei erhebliche Risiken.

Seit den 60er und 70er Jahren werden effektivere Beimpfungsmethoden in großem Umfang angewendet. Dies sind die Beimpfung mit Pilzsporen und mit sterilen Myzelkulturen (Myzel = Pilzgeflecht). Bei der Beimpfung mit Pilzsporen stammt der Impfstoff in der Regel aus dem sporentragenden Inneren von Bauchpilzen (z.B. Katoffel-Bovist oder Erbsenstreuling), weil nur bei diesen Pilzen das Sporenpulver ohne hohen Aufwand gewonnen werden kann. In getrocknetem Zustand ist dieser Impfstoff zumeist lange haltbar und lässt sich gut im Boden verteilen.

In den südlichen USA und weltweit in vielen sonnig/trockenen Klimazonen wird der Pilz Erbsenstreuling (Pisolithus tinctorius) zur Aufforstung schwierigster Standorte mit großem Erfolg zumeist an verschiedenen Kiefern- und Eukalyptus-Arten angewendet.

In dieser Kombination von passender Pilz- und Baumart an geeignetem (trocken-heißem) Standort ist die Sporenbeimpfung sehr effektiv und kostengünstig. So konnte z. B. 1998 [von mir] eine große Forstbaumschule in Portugal, die einige Millionen Container-Pflanzen produzieren, für umgerechnet weniger als 500 € vollständig mit Erbsenstreulings-Sporen versorgt werden.

In unseren Breiten ist die Sporenbeimpfung - insbesondere mit der Pilzart Pisolithus - wesentlich kritischer zu sehen, weil die Keimrate der Pilzsporen, je nach Pilzart und Standortvoraussetzung am Ort der Anwendung erheblich unter 0,1 % liegen kann. Bei solchen Keimraten ist eine sichere Besiedlung der Feinwurzeln nicht gewährleistet. In Mitteleuropa tritt der Erbsenstreuling daher natürlicherweise auch nur an extrem warmen und trockenen „Sonderstandorten“ wie sonnenexponierten Bahndämmen und Bergehalden auf.

Mit Inokulum (Impfstoff) aus steril angezogenem Pilzmyzel lassen sich unter unseren hiesigen Standortvoraussetzungen wesentlich sicherer und gezielter Mykorrhizen an den Feinwurzeln von Bäumen und Sträuchern etablieren. So gelang es in Österreich erst durch eine solche künstliche Beimpfung die lawinengefährdeten Hochgebirgshänge der Alpen wiederaufzuforsten.

Diese Anzuchtmethode eignet sich nur für Pilzarten, bei denen ein starkes Wachstum auf künstlichen Nährböden erreicht werden kann. Die Vermehrung des Pilzgeflechtes findet in der Regel auf Substraten statt, die ca. 90 Minuten bei über 120 °C hitzebehandelt werden. So können die Pilze nahezu ohne Konkurrenzorganismen und unter Zugabe von verschiedensten Nährstoffen wachsen. Als besonders geeignet für dieses Verfahren hat sich der Kahle Krempling (Paxillus involutus) herausgestellt. Dieser Pilz wurde in Deutschland in den 80er- und 90er-Jahren insbesondere an der Versuchsanstalt für Pilzanbau und von der GAMU erforscht und zur Anwendung gebracht. Aber auch die Verwendung dieses Pilzes birgt Schwierigkeiten, so geht nicht jeder Pilzstamm des Kahlen Kremplings eine Symbiose mit Pflanzen ein, sondern ein Teil dieser Pilze ernähren sich bereits in der Natur rein saprophytisch (von toter organischer Substanz) und weitere Stämme verlieren durch die künstliche Haltung die Symbiosefähigkeit und die Konkurrenzkraft. So ist für diese Methode eine ständige, kostenintensive  Überprüfung der Symbiose- und Konkurrenzfähigkeit (eigentlich) zwingend erforderlich.

In der Baumpflege wurde dieser Impfstoff von der GAMU von 1993 bis 1999 erfolgreich zur Sanierung von Altbäumen angewendet (siehe auch Beitrag von Prof. Fröhlich), wobei häufig zusätzlich sogenannte Depotpflanzen im Wurzelraum gepflanzt wurden. Die bereits mit dem Kahlen Krempling beimpften Jungpflanzen (Eiche, Buche und Bärenbeere) stellten so die Symbiosefähigkeit des verwendeten Pilzstammes sicher.

Aufbauend auf die Ergebnisse der Versuchsanstalt für Pilzanbau und der GAMU werden seit 1999 Impfstoffe von der MycoMax produziert, die nicht mehr auf sterilen Substraten angezogen werden müssen. Hierdurch umgeht man die oben beschriebenen Gefahren und es ist zudem möglich, eine Reihe von sehr leistungsfähigen Mykorrhizapilzen zu nutzen. Somit steht ein weitaus größeres Artenspektrum für die Beimpfung verschiedener Baumarten zur Verfügung. Von diesem Impfstofftyp sind in Deutschland mittlerweile mehr als 10.000 l  erfolgreich ausgebracht worden.

Mit den drei letzten beschriebenen Methoden lassen sich Impfstoffe von den sogenannten Ekto-Mykorrhizapilzen herstellen, hierzu gehören viele Basidiomyceten (u.a. Täublinge, Röhrlinge, Knollenblätterpilze und einige Bovisten)  sowie einige Ascomyceten (z.B. die Trüffeln). Diese Pilze sind die Symbiosepartner von Eiche, Buche, Hainbuche, Tanne, Fichte, Kiefer und einigen anderen Baumarten (vergleiche Tab. 1).

Bei dem zweiten Typ, den Endo-Mykorrhizapilzen können bislang keine (vegetativen) Reinkulturen  hergestellt werden. Hier funktioniert die Impfstoffproduktion ausschließlich an den Wurzeln von geeigneten Trägerpflanzen. Diese Pilze gehören zu den Jochpilzen, haben keine deutschen Namen und sind fast nur mit einer Lupe oder unter dem Mikroskop zu erkennen. Zu den typischen Baumarten, mit denen diese Pilze eine Lebensgemeinschaft eingehen gehören u.a. Ahorn, Platane, Ross-Kastanie und die Obstgehölze.

An einige Baumarten (wie Linde, Pappel, Weide) kommen sowohl Ekto- als auch Endo-Mykorrhizen vor. Hierbei finden sich die Endomykorrhizen eher an Jungbäumen und an feuchten Standorten, die Ektomykorrhiza eher an ältern Bäumen und in trockeneren Böden.

Der „richtigen“ Impfstoff

Unter all diesen Vorgaben ist es verständlich, dass bei der Anwendung und Auswahl von Mykorrhiza-Impfstoffen Fehler unterlaufen können, die den Erfolg eines Mykorrhiza-Einsatzes in Frage stellen. Daher sollten folgende Grundsätze und Qualitätsanforderungen beachtet werden. Diese Hinweise entsprechen den Anforderungen der FLL „Standortverbesserung“ (im Gelbdruck).

Grundsätze

Damit der Einsatz von Impfstoffen den erwünschten Erfolg zeigt - und die Wirkung nicht nachteilig beeinträchtigt wird - sollten folgendes beachtet werden:

I..  Um einer Artenverfälschung der „Pilz-Flora“ vorzubeugen, sollten nur Pilzstämme heimischer Arten zur Anwendung kommen. Eine Ausnahme ist nur für extreme Sonderstandorte (z. B. bei der Haldenrekultivierung) sinnvoll oder bei der Pflanzung von Fremdländern (nicht heimische Baumarten).

II.      Die Auswahl von Ekto- oder Endomykorrhiza-Impfstoff muss passend zur Fähigkeit der Baum- oder Strauchart ausgewählt werden, eine Ekto- oder Endomykorrhiza an den Feinwurzeln auszubilden. Die Beimpfung von Gehölzen mit einem nicht kompatiblen Impfstoff ist auszuschließen.

III.     Die Pilzart des Impfstoffes muss mit den zu beimpfenden Gehölzen eine Symbiose eingehen können. Viele Pilzarten haben  ein beschränktes Artenspektrum von Gehölzen, mit denen sie eine Mykorrhiza bilden (z.B. nur mit Laub- oder Nadelgehölzen).

IV.     Die Impfstoffe sollten nicht auf sterilen Substraten angezogen sein, da der „Übergang“ in unsterilen  Böden oder Substrate unsicher ist 

An die Mykorrhiza-Impfstoffe sind folgende Qualitätsanforderungen zu stellen:

für Ektomykorrhiza-Impfstoffe:

1.       Der Nachweis über die Freiheit von zoosporenbildenden Schadpilzen muss erbracht werden.

2.       Der Impfstoff muss eine Lagerfähigkeit von mindestens 30 Tagen haben.

3.     Im MPN-Test nach infektiösen Einheiten (FELDMANN und IDCZAK 1992) muss der Impfstoff den Nachweis erbringen, dass er 1:25 verdünnbar ist.

für Endomykorrhiza-Impfstoffe:

1.      Der Nachweis über die Freiheit von zoosporenbildenden Schadpilzen muss erbracht werden.

2.        Der Impfstoff muss eine Lagerfähigkeit von mindestens 30 Tagen haben.

3.        Der Impfstoff muss je Liter mindestens 200.000 infektiöse Einheiten nach MPN-Test (FELDMANN und IDCZAK 1992) enthalten.

4.        Im Test nach TROUVELOT und im Succinatdehydrogenase-Reaktions-Test müssen mindestens 50 % vitale Arbuskeln erreicht werden.

5.        Mindestens 50 % der vitalen Arbuskeln müssen Phosphatase-aktiv sein.

Durch diese Testverfahren kann der Nachweis geführt werden, dass die Impfstoffe in einer ausreichenden „Dichte“ an die Wurzeln kommen und dass sie in der Lage sind dort auch tatsächlich die Leistungen zu erbringen die von ihnen erwartet werden.

In der Kombination dieser grundsätzlichen Vorgaben und der Qualitätsanforderungen an die Impfstoffe kann eine sehr hohe Erfolgsquote bei der Beimpfung von Jungbäumen und der Sanierung von Altbäumen erreicht werden.

Weitere Informationen erhalten Sie auf der CD-ROM Arbolex 2.0 (2004) und im Buch „Vitalisierung von Bäumen“ von Prof. Fröhlich et al. sowie über die GEFA Produkte Fabritz GmbH in Krefeld.

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