Entwicklung und Validierung konventioneller und TaqMan Echtzeit-PCR zum Nachweis von Trichoderma afroharzianum, Verursacher der Maiskolbenfäule

Eine verborgene Bedrohung auf Maisfeldern

Mais ist weltweit ein Grundnahrungsmittel und Tierfutter, doch eine neu auftretende Krankheit schädigt stillschweigend Kolben in Europa und darüber hinaus. Der Verursacher ist ein Pilz namens Trichoderma afroharzianum, der Maiskolben verderben und Erträge mindern kann. Da seine Symptome mit anderen häufigen Kolbenkrankheiten verwechselt werden können, benötigen Landwirte und Berater eine schnelle und verlässliche Methode, um festzustellen, ob genau dieser Pilz vorhanden ist. Diese Studie beschreibt, wie Forschende einen präzisen DNA-basierten Test entwickelt und geprüft haben, der den Pilz früh nachweist, noch bevor sichtbare Schäden auftreten.

Warum ein nützlicher Pilz problematisch wurde

Vertreter der Gattung Trichoderma gelten meist als Helfer: Sie leben im Boden und auf Pflanzen und werden breit als biologische Bekämpfungsmittel eingesetzt, um Nutzpflanzen vor anderen Krankheiten zu schützen. 2018 wurde jedoch im Süden Deutschlands eine neue Form der Kolbenfäule entdeckt, und gründliche Untersuchungen zeigten, dass T. afroharzianum der Auslöser war. Seitdem wurden ähnliche Ausbrüche in mehreren europäischen Ländern und in China gemeldet. Einige verwandte Trichoderma-Arten werden auch mit Stängelfäule bei Mais in Verbindung gebracht. Weil die visuellen Symptome mit anderen Kolbenfäulen überlappen, birgt alleinige Feldinspektion das Risiko, diese neu auftretende Krankheit zu übersehen oder mit bekannteren Problemen zu verwechseln.

Aufbau eines DNA-Fingerabdrucktests

Um Abhilfe zu schaffen, entwarf das Team zwei Laborverfahren basierend auf PCR, einer Standardmethode zum Vervielfältigen und Nachweisen von DNA. Das eine ist ein konventioneller PCR-Test, der Ergebnisse als Bande auf einem Gel zeigt; das andere ist eine empfindlichere Echtzeit‑„TaqMan“‑PCR, die die DNA‑Amplifikation in Echtzeit überwacht. Die Forschenden wählten zwei Gene aus, die sich besonders gut eignen, um eng verwandte Trichoderma-Arten zu unterscheiden. Für den konventionellen Test zielten sie auf ein Gen namens TEF1α, für den Echtzeit-Test nutzten sie ein anderes Gen namens RPB2. Anschließend entwarfen sie spezifische kurze DNA‑Abschnitte (Primer und eine Sonde), die nur zur DNA von T. afroharzianum passen — wie ein Schloss, das nur für einen einzigen Schlüssel bestimmt ist.

Prüfung der Leistungsfähigkeit des Tests

Die Wissenschaftler sammelten eine umfangreiche Kollektion von Pilzproben von Maiskolben, Stängeln, Boden, anderen Pflanzen und kommerziellen Produkten, überwiegend aus Deutschland, aber auch aus Frankreich, Italien, Peru und anderen Ländern. Diese Sammlung enthielt viele T. afroharzianum-Stämme — manche als krankheitserregend auf Mais bekannt, andere nicht — sowie zahlreiche andere Trichoderma-Arten und nicht verwandte Pilze. Beide PCR‑Tests detektierten korrekt alle T. afroharzianum-Proben und schlossen nahezu alle Nicht‑Zielarten aus. Der konventionelle Test konnte zuverlässig so wenig wie ein Billionstel Gramm Ziel‑DNA pro Mikroliter nachweisen, während der Echtzeit‑Test tausendmal empfindlicher war und bis zu einem Billiardstel Gramm detektieren konnte. Wichtig ist, dass beide Tests nicht nur an reinen Pilzkulturen funktionierten, sondern auch direkt an aus infizierten Maiskörnern extrahierter DNA, einschließlich Kolben, die dem bloßen Auge noch gesund erschienen.

Wie der Test Landwirten und Forschenden hilft

Das neue Testwerkzeug erfüllte strenge Leistungsanforderungen und zeigte hohe Präzision, Wiederholbarkeit und Robustheit über verschiedene Geräte und Reaktionsbedingungen hinweg. Die Echtzeit‑Variante erwies sich besonders leistungsfähig für Frühdetektion und für detailliertere Überwachungen, etwa beim Testen von Bodenproben aus Maisfeldern, um das Krankheitsrisiko vor der Aussaat abzuschätzen. Die Tests können allerdings noch nicht zwischen T. afroharzianum-Stämmen unterscheiden, die für Mais schädlich sind, und solchen, die harmlos oder in anderen Kontexten nützlich sind, etwa als biologische Bekämpfungsmittel. Das bedeutet, ein positiver Befund in symptomfreiem Mais muss weiterhin mit Vorsicht interpretiert und gegebenenfalls durch weiterführende Tests ergänzt werden, die prüfen, ob der Stamm tatsächlich Krankheiten verursachen kann.

Was das für den Mais‑Schutz bedeutet

Einfach ausgedrückt liefert diese Forschung eine scharfe neue „Lupe“ zum Aufspüren einer schwer zu erkennenden Maiskrankheit. Durch das direkte Auslesen des genetischen Codes des Pilzes in Pflanzen- oder Bodenproben ermöglichen die beiden PCR‑Tests Fachleuten, T. afroharzianum schnell und genau zu identifizieren, ohne die Verzögerung durch Anzucht in Kultur oder die Unsicherheit ähnlicher Symptome. Diese frühe und verlässliche Detektion erleichtert die Unterscheidung dieser Krankheit von anderen Kolbenfäulen und das zeitlich bessere Abstimmen von Gegenmaßnahmen, was Landwirten hilft, Ertragsverluste zu verringern und die Ausbreitung einzudämmen. Während Forschende mehr darüber herausfinden, warum einige Stämme schädlich und andere harmlos sind, werden Werkzeuge wie dieses auch die sichere Anwendung von Trichoderma-basierten Produkten in der nachhaltigen Landwirtschaft unterstützen.

Zitation: Douanla-Meli, C., Pfordt, A., von Tiedemann, A. et al. Development and validation of conventional and TaqMan real-time PCR for the detection of Trichoderma afroharzianum causing corn ear rot. Sci Rep 16, 14427 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-51199-2

Schlüsselwörter: Maiskolbenfäule, Trichoderma afroharzianum, Diagnostik von Pflanzenkrankheiten, PCR-Tests, Maisgesundheit