Die Wirkung biologischer Bekämpfung auf Mykotoxinkonzentrationen und das Mykobiont in Hartweizenkorn und -stängeln

Warum das auf Ihrem Teller wichtig ist

Hartweizen ist die Grundlage von Pasta, Couscous und vielen Grundnahrungsmitteln, steht aber ständig unter Beschuss von mikroskopisch kleinen Pilzen, die Ernten verderben und Körner mit giftigen Verbindungen belasten können. Diese Studie untersucht, ob eine natürlich vorkommende Hefe, die auf die Weizenpflanzen gesprüht wird, dazu beitragen kann, diese Pilze und ihre Toxine in Schach zu halten. Die Arbeit ist nicht nur für Landwirte wichtig, die Erträge schützen wollen, sondern für alle, die sich um die Sicherheit und Qualität von weizenbasierten Lebensmitteln sorgen.

Kleine Angreifer an Weizenpflanzen

Hartweizen auf dem Feld ist von einer reichen Pilzgemeinschaft umgeben, manche harmlos, andere eindeutig schädlich. Zu den schädlichsten gehören Fusarium-Arten, die das sogenannte Fusarium-Ährenfusarium verursachen. Befallene Ähren werden blass und verschrumpelt, und die Pilze produzieren Mykotoxine — kleine Moleküle, die Tiere und Menschen schädigen können und zudem konkurrierende Mikroben unterdrücken. Andere Pilze wie Alternaria verfärben Körner und bringen eine eigene Mischung bedenklicher Toxine mit. Da diese Organismen Pflanzen vom frühen Wachstum bis zur Reife infizieren können, haben Landwirte in jeder Wachstumsperiode ein langes Risikofenster.

Eine freundliche Hefe als lebender Schutzschild testen

Die Forschenden legten in Nordostpolen über zwei Jahre Feldparzellen an, um einen biologischen Bekämpfungsansatz zu testen. Sie sprühten den Weizen während der Blüte mit unterschiedlichen Dosen und Zeitpunkten einer nützlichen Hefe, Debaryomyces hansenii, und in einigen Parzellen setzten sie zusätzlich einen aggressiven Fusarium-Stamm ein, um den Krankheitsdruck zu erhöhen. Pflanzenzustand, Korn-Ertrag und Pilzbefall wurden sorgfältig bewertet. Die Wissenschaftler nutzten außerdem moderne DNA-Sequenzierung, um zu kartieren, welche Pilzarten in Korn und Stängeln leben, und hochmoderne chemische Analysen, um Dutzende von Mykotoxinen zu messen. Diese Kombination ermöglichte es ihnen, nicht nur zu sehen, ob der Weizen gesünder wirkte, sondern wie sich die gesamte mikroskopische Gemeinschaft und ihr chemischer Fußabdruck veränderten.

Was die Hefe konnte und nicht konnte

Das Besprühen mit der Hefe half in wichtiger Hinsicht. Die intensivste Behandlung — zwei Anwendungen einer höheren Dosis — verringerte die Schwere des Fusarium-Ährenfusariums an den Weizenspikes im schlimmsten Jahr um fast 80 Prozent. Die Gehalte mehrerer wichtiger Fusarium-Toxine im Korn, insbesondere Deoxynivalenol (häufig DON genannt) und verwandte Verbindungen, sanken im Vergleich zu unbehandelten, infizierten Pflanzen um etwa die Hälfte. Einige andere von Fusarium produzierte Substanzen und bestimmte Alternaria-Toxine wurden ebenfalls reduziert. Allerdings verhinderte die Hefe nicht, dass Fusarium-Pilze das Korn kolonisierten; die schädlichen Arten waren weiterhin in ähnlicher Häufigkeit vorhanden. In den Stängeln und im Wurzelbereich von Pflanzen, die später nekrotisch wurden, blieben Fusarium-Arten häufig, und die Toxinwerte im Stängelgewebe waren bei kranken Pflanzen deutlich höher als bei gesunden.

Verschiebung der verborgenen Pilzgemeinschaft

Durch die Analyse von Pilz-DNA fanden die Forschenden heraus, dass pathogene Pilze die mikroskopische Gemeinschaft des Weizens sowohl im Korn als auch in den Stängeln dominierten. Alternaria-Arten waren besonders häufig, und mehrere Fusarium- und eng verwandte Arten waren ebenfalls präsent. Die Hefebehandlung reduzierte nicht stark den Gesamtanteil der wichtigsten Krankheitserreger wie Fusarium und Alternaria. Stattdessen steigerte sie deutlich die Diversität und Häufigkeit natürlich vorkommender Hefen auf dem Korn. In den Stängeln machten krankheitsverursachende Pilze weiterhin etwa zwei Drittel aller nachgewiesenen Pilze aus, besonders in den oberen Stängelsegmenten kranker Pflanzen, während Hefen an den oberen Stängeln deutlich häufiger waren als nahe der Basis. Diese Muster deuten darauf hin, dass die eingebrachte Hefe in ein dicht besiedeltes und kompetitives Ökosystem eintritt, in dem viele Bewohner — und die von ihnen erzeugten Toxine — ihre Wirkung abschwächen können.

Warum Fruchtfolge und frühe Infektionen weiterhin wichtig sind

Die Studie zeigte auch, dass der Anbau von Hartweizen nach Hartweizen die Lage verschärft. Unter diesem Dauerkulturszenario stiegen Infektionen in Wurzeln und unteren Stängeln, insbesondere durch Fusarium avenaceum, was zu umfangreicher Nekrose und Kronenfäule führte. Sobald diese frühen Infektionen Fuß gefasst hatten, konnte die spätere Blatt- beziehungsweise Ährenspritzung mit Hefe die Pflanzen nicht mehr vor Stängelkrankheiten retten, obwohl sie die Gesundheit der Ähren verbesserte und die Toxine im Korn reduzierte. Das macht deutlich, dass jede biologische Spritzung auf den Ähren nur ein Puzzleteil ist und Fruchtfolge sowie das Management bodenbürtiger Pilze weiterhin unerlässlich bleiben.

Schlussfolgerung für Lebensmittelsicherheit und Landwirtschaft

Für Nichtfachleute lautet die Hauptaussage, dass eine nützliche Hefe bestimmte Toxine und sichtbare Krankheiten an Weizenähren deutlich reduzieren kann, sie aber nicht vollständig schädliche Pilze von der Pflanze verdrängt. Man kann sie als teilweisen biologischen Filter statt als vollständigen Schutzschild betrachten. Die Hefe trägt dazu bei, das Korn etwas sicherer zu machen, indem sie die Toxinbelastung senkt, doch frühe Wurzel- und Stängelinfektionen sowie die ansässige Pilzgemeinschaft prägen die Pflanzenbedingungen weiterhin stark. Um Hartweizen sowohl ertragreich als auch sicher zu halten, werden Landwirte vermutlich solche biologischen Behandlungen mit kluger Fruchtfolge und anderen krankheitsbekämpfenden Maßnahmen kombinieren müssen, die den gesamten Lebenszyklus der Erreger adressieren.

Zitation: Wachowska, U., Sulyok, M., Wiwart, M. et al. The effect of biological control on mycotoxin concentrations and the mycobiome in durum wheat grain and stems. Sci Rep 16, 10197 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-40947-z

Schlüsselwörter: Hartweizen, Fusarium-Ährenfusarium, Mykotoxine, biologische Bekämpfung, Heferbehandlung