Gesundheit als ökologisches Phänomen

Vor 150 Jahren konnte Robert Koch den Erreger der Tuberkulose mit einem einfachen und einleuchtenden Argument überführen: Eine Mikrobe, die immer dann beobachtet wird, wenn man die Symptome findet, die aber bei Gesunden fehlt, muss ja wohl die Ursache sein. Bei den neuartigen, durch den Klimawandel beförderten Holzkrankheiten im Wein- und Obstbau ("Esca & Co") führt dieses Kochsche Postulat jedoch nicht weiter: man findet die verdächtigen Pilze nämlich auch im Holz von gesunden Pflanzen ohne dass die Krankheitssymptome auftreten. In vorangegangenen Arbeiten konnten wir das Infektionsgeschehen unter kontrollierten Bedingungen im Labor nachstellen und zeigen, dass diese Pilze über chemische Signale das Immunsystem der Pflanze manipulieren und auch wahrnehmen können, wenn die Pflanze unter Klimastress steht. Im Rahmen des vom Strategiefond des Präsidiums geförderten Projekt "Microbes 4 Future" ging es nun darum, die komplexe Situation im realen Weinberg zu verstehen - diese Krankheiten traten früher nur sporadisch auf, richten aber infolge des Klimawandels weltweit riesige Schäden an. Entlang der gesamten Oberrheinebene sammelte unser Mitarbeiter Dr. Islam Khattab Erde aus dem Wurzelraum kranker Reben und von gesunden Pflanzen desselben Weinbergs. Aus dieser Erde wurde dann die DNS isoliert und über modernste bioinformatische Verfahren deren Mikrobenflora aufgeklärt. Es zeigte sich überraschenderweise, dass die verdächtigten Pilze auch an gesunden Reben vorkommen, hier aber isoliert voneinander leben. An kranken Pflanzen beobachtet man hingegen eine starke Vernetzung. In anderen Worten: unter Klimastress beginnen diese Pilze sich zu einem Team zusammenzuschließen und dann ist der Ausbruch der Krankheit nicht mehr fern. Krankheit ist also keine Frage der Anwesenheit bestimmter Mikroben, sondern entsteht infolge einer gestörten Mikrobenökologie. Diese Arbeit ist nun in der Fachzeitschrift Plant Soil erschienen:

226. Khattab IM, Magold T, Lenk F, Sturm G, Flubacher N, Kaster AK, Nick P (2026) Health or disease – a question of rhizomicrobial ecology? The case of grapevine trunk disease. Plant Soil 522, 697-714 - pdf

 

M4F - Microbes for Future

Wir wollen Mikroben im Boden nutzen, um Weinreben gegen die durch den Klimawandel bedingte Esca-Krankheit zu wappnen.

Der Klimawandel ist auch in unserer Region angekommen. Die heißen und trockenen Sommer hinterlassen auch im Weinbau immer mehr Spuren. An sich harmlose Pilze, die als zumeist friedliche "Mitesser" im Holz des Weinstocks siedeln, werden plötzlich zu üblen Killern, die ihre Wirtspflanze binnen weniger Tage mit Giftstoffen umbringen und dann die Energie der Leiche nutzen, um sich der sexuellen Fortpflanzung hinzugeben und dann über die Sporen sich einen neuen, ertragreicheren Wirt zu suchen. Es handelt sich nicht um eine neue Krankheit. Die erste Beschreibung dieses sogenannten apoplektischen Zusammenbruchs stammt aus dem im frühen Mittelalter herausgegebenen Buch Kitab al Filaha, das damals das gesammelte landwirtschaftliche Wissen der arabischen Welt wiedergab. Freilich ist dieses Phänomen, unter den Winzern auch als Esca-Syndrom bekannt (weil das Holz zunderartig, lateinisch esca, zersetzt wird) immer häufiger geworden. Allein im Elsass werden die 2018 durch Esca verursachten Schäden auf mehr als 1 Mrd. € geschätzt.

In unseren früheren Forschungen konnten wir zeigen, dass die Apoplexie von einer fehlgeleiteten chemischen Kommunikation zwischen dem gestressten Wirt und dem Pilz verursacht wird. Wir konnten ebenfalls zeigen, dass manche Europäischen Wildreben in der Lage sind, diese Kommunikation zu ihren Gunsten zu verändern und so resistent sind. Wenn wir ein Verfahren finden, dies auch in unseren anfälligen Kulturreben hinzubekommen, könnten wir so den Weinbau klimafest machen.

Genau dies ist das Ziel unseres Projekts „Microbes for Future“. So wie wir eine Darmflora haben, die für unser Immunsystem wichtig ist, besitzen Pflanzen in ihrem Wurzelraum ein sorgsam gepflegtes Pflanzenmikrobiom. Wir wollen nun herausfinden, wie sich dieses Mikrobiom von kranken und gesunden Reben unterscheidet und ob wir es günstig beeinflussen können. Dazu wollen wir sogenannte terra preta (Schwarzerde) einsetzen und untersuchen, wie wir dadurch das Mikrobiom und das pflanzlichen Immunsystem verbessern können.

Das Projekt ist eine interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen dem Botanischen Institut (Prof. Dr. Peter Nick) und dem Institut für Biologische Grenzflächen V (Prof. Dr. Anne Kaster) und wird aus dem Strategiefond des Präsidiums gefördert.