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Seit 11:05 Uhr Interview der Woche
StartseiteWissenschaft im BrennpunktMikroben helfen in der Landwirtschaft 26.07.2015

Zurück zu den WurzelnMikroben helfen in der Landwirtschaft

In einem Gramm Ackerkrume stecken Abertausende Arten von Bakterien, Pilzen und anderen Kleinstlebewesen: eine beachtliche Vielfalt, die den Boden zum artenreichsten Lebensraum der Erde macht. Erst seit wenigen Jahren können Forscher genauer entschlüsseln, was die Organismen an den Wurzeln so alles treiben und stellen fest, dass die Arten Hand in Hand arbeiten.

Von Lucian Haas

Wilde Johannisbeere (Ribes alpinum) bildet neue Wurzeln in einer Vase (picture alliance / dpa / Hinrich Bäsemann)
Bakterien, Pilze und Viren in Wurzelnähe lassen Pflanzen gedeihen. (picture alliance / dpa / Hinrich Bäsemann)

"In den letzten 100 Jahren haben wir alles getan, um die Mikroorganismen auf unseren Äckern loszuwerden. Unglücklicherweise haben wir dabei auch die Guten vernichtet. Jetzt holen wir sie zurück."

Ein windiger Frühlingstag am Max-Planck-Institut für Züchtungsforschung bei Köln. Rund um das alte Gut Vogelsang liegen landwirtschaftliche Versuchsflächen. Dazwischen grasbewachsene Feldwege. Der Biologe Eric Kemen trägt einen Eimer mit Probenröhrchen und Flaschen. Vor einem kleinen, mit Maschendraht umzäunten Feld macht er Halt und schiebt ein Gatter zur Seite.

"Wir brauchen hier einen Hasenzaun, weil Hasen die Hauptpathogene von Arabidopsis sind."

Arabidopsis, auch Ackerschmalwand genannt. Auf dem Feld wachsen die kleinen Pflanzen: daumenhoch und unscheinbar. Die löffelförmigen Blätter, kaum länger als ein Streichholz, sitzen in einer Rosette knapp über dem Boden. Auf sie hat es Eric Kemen abgesehen. Und auf die Mikroben, die hier siedeln.

"Um die Proben steril zu entnehmen, zünden wir jetzt den Brenner an. Dann flammen wir die Pinzette ab und schauen wo Blätter sind."

Eric Kemen zupft ein Blättchen ab, steckt es in das Probenröhrchen und gießt eine Waschflüssigkeit darüber.

Mit dem Detergens lösen sich die Bakterien, die als Biofilm auf den Blättern sitzen, ab. Und damit bekommt man erst einmal alle Organismen, die man auf der Oberfläche hat in Lösung. Was wir dann parallel noch machen, ist, wir nehmen Bodenproben und vergleichen die Bodenproben mit denen auf dem Blatt und im Blatt, damit wir sehen, was aus dem Boden ins Blatt hineinwächst und auf der Oberfläche vom Blatt vorkommt.

Die genaue Analyse der Bakterienvorkommen erfolgt erst später – im Labor. Dort werden alle Bakterien aus den Proben genetisch bestimmt und, soweit möglich, auch einzeln in Kultur gebracht. Vor wenigen Jahren wäre so etwas undenkbar gewesen.

"Erst jetzt mit der High-Throughput-Sequenzierung, also mit Technologien, mit denen man mehrere Millionen Organismen auf einmal charakterisieren kann, auf ihrer DNA-Ebene, dadurch wurde es überhaupt erst möglich, die Komplexität dieser Systeme zu erfassen."

Laut Schätzungen leben in einem Gramm Boden allein zehn Milliarden Bakterien, darunter Tausende Arten. Dazu noch unzählige Pilze und andere Einzeller.

"Es gibt kaum ein anderes Habitat auf diesem Globus, das so eine ungeheure Vielfalt und Dichte, so einen ungeheuren Reichtum an Mikroorganismen enthält, wie Boden."

Undurchschaubare Artenvielfalt in der Erde

Die Vielfalt erscheint so undurchschaubar, dass Forscher das Wimmeln im Boden lange Zeit ignorierten. Erforschung unmöglich. Ihre Aufmerksamkeit richteten sie stattdessen auf einzelne, auffällige Exemplare – zumeist Erreger von Pflanzenkrankheiten. Dabei wurde schlichtweg übersehen, dass das Gros der Bodenmikroben Komplizen waren.

"Sie sehen es nicht mit dem bloßen Auge. Und das Erstaunliche ist: Es sind nicht ein paar, sondern das ist eine richtig dichte Besiedlung. Die sehen sie auf der Blattoberfläche, sie sehen es im Blatt drin, sie sehen es auf der Wurzeloberfläche, sie sehen es in der Wurzel drin. Das ist eine Lebensgemeinschaft."

Paul Schulze-Lefert leitet die Abteilung Pflanze-Mikroben-Interaktionen am Kölner Max-Planck-Institut für Züchtungsforschung. Zwei Jahrzehnte schon arbeitet er daran, die Funktionsweise der pflanzlichen Immunabwehr zu entschlüsseln. Dabei wunderte er sich immer wieder: Pflanzen scheiden rund 20 Prozent der Kohlenhydrate, die sie durch Fotosynthese aufbauen, über ihre Wurzeln gleich wieder in den Boden aus.

"Das ist der Honigtopf. Das sind die Zückerli, die die Bodenbakterien als Signal verstehen, um diese Wurzel zu besiedeln."

Sollten die Pflanzen also ihre eigenen Schädlinge fördern? Neue, genetische Bestimmungsmethoden belegen das Gegenteil: Die wenigsten dieser Mikroben sind Pathogene. Vielmehr sind es Bakteriengemeinschaften, die mithilfe antibiotisch wirksamer Substanzen Schädlinge abwehren. Die Pflanzen locken Nützlinge an, die ihnen helfen, gesund zu bleiben.

"Die pflanzliche Mikrobiota ist sozusagen die erste Ebene des Immunsystems der Pflanze. Das ist der erste Schutzwall, der schon mal die größte Welle wegnimmt an Pathogenen."

Und das ist noch nicht alles. Viele Mikroben rund um die Wurzeln helfen den Pflanzen auch dabei, sich besser mit Nährstoffen zu versorgen, mit Stickstoff oder Phosphat. Für die Landwirtschaft eröffnet das ganz neue Perspektiven.

"Das ist Roberta unser Roboter. Damit kann man verschiedene Bakteriengemeinschaften zusammenbauen, und dann untersuchen, welche die besten Eigenschaften haben."

In einem Labor an der Universität Utrecht in den Niederlanden arbeitet Alexandre Jousset an einem Pipettierautomaten. Roberta kann selbständig aus einer Vielzahl von wässrigen Bakterienkulturen Proben ziehen und sie in exakt vorgegebenen Verhältnissen neu mischen.

"Man gibt in einem Skript all die Instruktionen, um der Maschine zu sagen: In die Gemeinschaft sollte Bakterie 1 und 3 und ein bisschen von Bakterie 26 kommen, und das war's. Und man kann noch eine andere Gemeinschaft von Bakterien aufbauen, mit Bakterien 1, 2 und 5. Und man kann dadurch alle diese möglichen Interaktionen untersuchen."

Synthetische Mikroben könnten Pflanzenschutzmittel ersetzen

Die meisten Bakterien, mit denen Alexandre Jousset arbeitet, gehören zur Gattung der Pseudomonaden. Schon länger ist bekannt, dass viele Pseudomonas-Arten Schädlinge von den Pflanzenwurzeln fernhalten können. Jetzt soll sich herausstellen, in welcher Kombination sie das am effektivsten tun.

"Wir brauchen leistungsstarke Bakterien, die stark gegen Krankheitserreger sind, aber gut miteinander. Wir brauchen, dass diese Bakterien eine hohe Dichte auf den Pflanzenwurzeln erreichen, sodass sie gemeinsam die Stärke haben, Pflanzen zu schützen."

Alexandre Jousset untersucht zum Beispiel, wie gut sie die Zucker verwerten können, die von den Pflanzen über die Wurzel ausgeschieden werden.

"Wenn wir Bakterienmischungen finden, die extrem gut in der Lage sind, Nährstoffe zu verwenden, dann gibt es kein Futter mehr für Krankheitserreger. Und sie bleiben draußen."

Durch lange Betongänge geht es in den Keller des Instituts. Abgeschottet hinter schweren Stahltüren liegen klimatisierte Kammern. Darin testet Alexandre Jousset die Wirkung seiner Kompositionen am lebenden Objekt.

"Hier sind wir in einer Wachstumskammer. Hier werden Pflanzen unter strikt regulierten Bedingungen gezüchtet. Hier kannst Du Arabidopsis sehen, eine Modellpflanze, und die haben wir mit günstigen Bakterien oder ohne Bakterien wachsen lassen. Und Du kannst hier sehen, dass die Pflanzen, die mit günstigen Bakterien beimpft wurden, viel kräftiger und viel größer sind als die anderen."

Auf Metall-Regalen stehen lange Reihen kleiner Töpfe, bestrahlt von Lampen, die das Sonnenlicht simulieren. Die Arabidopsis-Pflänzchen ohne Bakterienzusatz sehen mickrig aus. Ihre Blätter sind schmal und fleckig. Daneben üppige, satt-grüne Exemplare.

"Hier sind sie in einem Substrat aus Sand und Nährstoffen. Später werden wir sie auf natürlichem Boden wachsen lassen, wo nicht nur unsere Bakterien, sondern etliche natürliche Mikroorganismen vorhanden sind."

Ob sich solche synthetischen Mikrobengemeinschaften auch in der Natur durchsetzen können, ob sie die Erträge steigern und vielleicht sogar Pflanzenschutzmittel ersetzen, das ist die nächste spannende Frage. Versuche bei chinesischen Partnern laufen. Und vorläufige Ergebnisse, stimmen Jousset optimistisch.

"Pestizide sind noch nicht komplett zu vermeiden. Aber in 40 Jahren, ich bin fest überzeugt, dass wir keine Pestizide mehr brauchen werden."

Genetische Informationen zeigen viele Gemeinsamkeiten

Zu den Visionen der Agrarforscher gibt es Parallelen – in der Medizin. Dort boomt seit einigen Jahren die Erforschung des humanen Mikrobioms. Welche Bakterien leben etwa im Darm und wie prägen sie unsere Gesundheit? Es gibt bereits Versuche, die Darmflora durch Zugabe günstiger Mikroorganismen zu beeinflussen. Probiotik nennt sich die Strategie. Jetzt hält sie auch Einzug in der Landwirtschaft. Probiotik für den Boden.

"Wenn man die klassischen mikrobiologischen Methoden anwendet, die beruhen auf Kultivierung. Also dort macht man Extrakte, bringt diese auf Nährlösung, Bodenextrakte, und dann wachsen Bakterienzellen, bilden Kolonien. Diese Bakterien, die kennt man gut. Seit 40, 50 Jahren kann man die untersuchen. Aber wir wissen heute: die repräsentieren höchstens 0,1 Prozent der tatsächlichen Vielfalt."

Um den ganzen Rest zu erfassen, greift auch Christoph Tebbe am Thünen Institut in Braunschweig zu neuen Methoden. Er isoliert und bestimmt die Exemplare nicht mehr einzeln. Er betrachtet die Gemeinschaft als Ganzes auf Basis ihres Metagenoms.

"Das heißt, man macht sich jetzt gar nicht so sehr die Mühe, und überlegt: Wie heißen die denn alle, diese 100.000 unterschiedlichen Arten, die dort vorkommen können? Sondern man sagt, wir fassen die jetzt alle zusammen, das heißt die gesamte Vielfalt an Mikroorganismen in Form der genetischen Information."

Aus den Genen lässt sich die Funktion erahnen.

"Wenn wir diese Elemente kennen, dann verstehen wir, wie der Stoffwechsel in Böden funktioniert, und was Mikroorganismen dort alles betreiben können."

Die Forschung am Boden-Metagenom ist noch jung - erst seit dem Jahr 2000 sind die DNA-Lesemaschinen so unvorstellbar schnell geworden.

"Wir wissen auch noch nicht mal, wie variabel das ist. Ist zum Beispiel ein fruchtbarer Ackerboden in Niedersachsen, hat der die gleiche mikrobielle Gemeinschaft wie ein ähnlich aufgebauter Ackerboden in den USA. Und auch hier dieser Einfluss der lokalen Faktoren, der Klimafaktoren und so weiter. Das sind Dinge, die wir gerade erst erforschen und verstehen.

Ian Sanders hat von seinem Büro auf dem Campus der Universität Lausanne einen weiten Blick über den Genfer See. An klaren Tagen ist von hier aus sogar der vereiste Gipfel des Mount Blanc zu sehen. Was ihn freilich noch stärker fesselt, prangt auf einem Sticker an seinem Hemd: "I love Mykorrhiza". Mykorrhiza sind Pilze, Sanders studiert sie seit Jahren.

Verschiedene Pilzstämme wurden gekreuzt

Das Besondere an den Mykorrhiza-Pilzen ist, dass sie in den Wurzeln der meisten Pflanzenarten leben. Zugleich produzieren sie dünne Filamente, sogenannte Hyphen, die in den umliegenden Boden hinausreichen. Sie wirken wie eine Erweiterung der Wurzeln. Sie sind besonders gut darin, Phosphat aufzunehmen. Für die Pflanzen ist Phosphat ein essenzieller Nährstoff, von dem sie in den meisten Böden selten genug bekommen. Diese Pilze erschließen nun dieses Phosphat und geben es an die Pflanze weiter. Im Gegenzug werden sie von den Pflanzen mit Kohlenhydraten versorgt.

Dass Mykorrhiza-Pilze den Pflanzen bei der Phosphatversorgung helfen, ist schon seit Jahrzehnten bekannt. Ian Sanders war allerdings der Erste, dem es vor einigen Jahren gelang, die Pilze unter Laborbedingungen zu züchten – auf tumorartigen Karottenwurzelkulturen. Und er entwickelte eine Methode, verschiedene Mykorrhiza-Stämme untereinander zu kreuzen.

"I think first we can go in the room where we culture the fungi."

Ian Sanders führt in seinen Zuchtraum der Pilze. In mehreren Reihen übereinandergestapelt stehen rund zwei Dutzend metallene Brutschränke, jeder etwa so groß wie ein Backofen. In den Schränken herrschen konstant 25 Grad Celsius. Ideale Wachstumsbedingungen. Um die Abwärme abzuführen, läuft hier ständig die Klimaanlage.

"See what we got in here."

In den Schränken stapeln sich Petrischalen aus Plastik. Sie sind aufgeteilt in jeweils drei Kompartimente. Am Boden ein gelartiges Nährmedium.

"Hier haben wir im ersten Kompartiment einen Satz Wurzeln, und daneben im zweiten Kompartiment einen anderen Satz Wurzeln."

Das Kreuzungsexperiment wirkt etwas unübersichtlich:

"Der Pilz von den ersten Wurzeln wächst dann hier in das dritte Kompartiment hinein, genauso auch der zweite Pilzstamm von den anderen Wurzeln. Hier treffen die Pilze also aufeinander und vermischen sich. Einige der Pilzfilamente verschmelzen miteinander. Dabei tauschen sie ihre Zellkerne aus. Am Ende nehmen wir Pilzsporen von diesem Teil der Platte und setzen sie, jeweils einzeln, in eine neue Kulturschale mit Karottenwurzeln, die noch keine Pilze in sich tragen. Und dann können wir das neue Pilzmaterial vermehren."

Gelegentlich sind die neuen Pilzstämme effektiver als die alten, wenn es darum geht, die Pflanzen mit Phosphat zu versorgen.

"Wir haben Experimente gemacht im Labor und im Gewächshaus hier in Lausanne mit Reis. Dabei konnten wir eine Steigerung des Pflanzenwachstums um das Fünffache erreichen, nur durch den Einsatz dieser genetisch neuartigen Mykorrhiza-Stämme."

Was im Gewächshaus funktioniert, muss nicht zwangsläufig auch im Freiland erfolgreich sein. Deshalb kooperiert Ian Sanders mit Forschern in Kolumbien. Dort in den tropischen Böden ist zwar viel Phosphat vorhanden, allerdings in einer chemischen Form, die für Pflanzen kaum zugänglich ist. Auch nicht für die Cassava, ein Grundnahrungsmittel in Kolumbien. Bislang setzen die Bauern den Pflanzen große Mengen an organischem Phosphatdünger zu.

Bauern in Südamerika könnten von teurem Kunstdünger unabhängiger werden

Für die Experimente impften die Amerikaner die Pflanzknollen mit Mykorrhiza-Stämmen aus Sanders Zucht und bauten sie dann auf klassische Weise auf den Feldern an. Die Agrarwissenschaftlerin Alia Rodriguez von der Nationalen Universität in Bogotá leitete die Versuche.

"Es zeigte sich, dass wir die Cassava-Erträge mit einigen der Mykorrhiza-Stämme steigern konnten, mit anderen wiederum nicht. Die Genetik der Pilze ist also durchaus entscheidend. Im besten Fall, bei dem wir nur halb so viel Phosphatdünger verwendeten, wie die Bauern normalerweise einsetzen, haben wir eine Ertragssteigerung um 20 bis 25 Prozent verzeichnet."

Ein beachtlicher Erfolg. Und eine Chance für die Cassava-Bauern, die in Zukunft weniger abhängig von teurem Kunstdünger werden könnten.

"Die Landwirtschaft bewegt sich in diese Richtung. Es geht darum, nicht mehr darüber nachzudenken, wie viel Kunstdünger man einsetzen muss, sondern die Nährstoffe zu nutzen, die schon in den Böden vorhanden sind. Und der Weg, da dran zu kommen, sind eindeutig die Mikroorganismen."

Das soll nicht nur in Kolumbien funktionieren. Als nächstes will Ian Sanders seine Mykorrhiza-Züchtungen in Afrika testen, gemeinsam mit dem Internationalen Institut für tropische Landwirtschaft IITA.

"Auch in Tansania wird Cassava angebaut. Aber die Erträge dort sind sehr gering. Im Durchschnitt liegen sie bei vier Tonnen pro Hektar, während wir bei unseren Experimenten in Kolumbien bis zu 40 Tonnen Cassava pro Hektar geerntet haben. Unsere Hoffnung ist: Wenn wir in dieser Gegend in Afrika die richtige Technologie einsetzen, dann könnten wir die Produktivität deutlich steigern."

Der Einsatz von Mikroben in der Landwirtschaft wird auch von Experten nicht als Allheilmittel zur Sicherung der Welternährung gesehen. In Zukunft könnte die Probiotik aber durchaus eine Rolle spielen. Selbst große Agrarkonzerne setzen neuerdings auf Biologicals. Bayer beispielsweise bietet in den USA ein Saatgutbehandlungsmittel für Mais und Soja namens VOTiVo an. Es enthält Bakterien, die Nematoden von den Keimlingen fernhalten sollen. Monsanto wiederum verkündete im vergangenen Jahr eine Allianz mit Novozymes, einem Spezialisten für industrielle Bakterienkulturen. Gemeinsam will man künftig ertragssteigernde Produkte für den Soja- und Maisanbau auf den Markt bringen.

Neue Erkenntnisse könnten landwirtschaftliche Praxis verändern

Dabei geht es nicht nur um die Steigerung der Erträge: Manche Forscher sehen in der Probiotik auch eine Waffe gegen die Unbillen des Klimawandels.

"Es gibt mikroskopisch kleine Pilze, sogenannte Pilz-Endophyten, die komplett im Inneren von Pflanzen leben. Diese Endophyten können die Gen-Expressionsmuster der Pflanzen verändern. Das Ergebnis ist, dass die Pflanzen dann Stress besser vertragen, einen effizienteren Stoffwechsel haben, weniger Wasser und weniger Dünger brauchen und so weiter."

Der US-Ökologe Rusty Rodriguez erforscht seit Jahren den Einfluss von symbiontischen Pilz-Endophyten auf ihre Wirtspflanzen. Er fand heraus, dass Pflanzen, die von Natur aus an Wüstenstandorten vorkommen, schnell verdorren, wenn sie ohne ihre angestammten Endophyten leben müssen. Anschließend konnte er in Experimenten zeigen, dass normale Reis- und Tomatenpflanzen weniger unter Trockenstress leiden und mehr Hitze ertragen, wenn sie mit ebendiesen, aus den Wüstenpflanzen isolierten Pilz-Endophyten geimpft wurden.

"Solche abiotischen Stresssituationen nehmen als Folge des Klimawandels zu. Um uns daran anzupassen, müssen wir lernen, die Auswirkungen des Klimawandels auf unsere Nahrungspflanzen abzumildern."

Seit Jahren versuchen Züchter Weizen, Mais und andere Nahrungspflanzen toleranter gegenüber Trockenheit oder einen hohen Salzgehalt in Böden zu machen. Mit mäßigem Erfolg. Rusty Rodriguez ist überzeugt, das gleiche Ziel mit den Pilz-Endophyten viel schneller erreichen zu können. Vor drei Jahren gründete er in Seattle das Unternehmen Adaptive Symbiotic Technologies. Im großen Stil kultiviert die Firma Endophyten im Labor, als Impflösung für Weizen, Mais, Reis oder auch Gemüse. Ende 2015 sollen die ersten Produkte auf den Markt kommen.

"Wir haben jetzt Daten aus drei Jahren Feldversuchen zusammengetragen. Die ersten fanden 2012 während der großen Dürre in den USA statt. Damals erzielten wir mit unserem Produkt im Vergleich zu unbehandelten Pflanzen einen um 85 Prozent höheren Ertrag. In den folgenden, normalen Jahren erreichten wir immer noch 5 bis 20 Prozent Ertragszuwachs."

Spannend ist bei all den neuen Erkenntnissen, wie stark sie die landwirtschaftliche Praxis tatsächlich verändern werden. Nicht nur lokal und bei ausgewählten Sorten. Wer hier Antworten finden will, muss die Vielfalt der Bodenmikroben global erfassen. Vor fünf Jahren starteten Forscher des Argonne National Laboratory in den USA das Earth Microbiome Project. Es ist ein Mammutunternehmen. Geleitet wird es vom britischen Mikrobiologen Jack Gilbert.

"Wir haben mittlerweile mehr als 30.000 Bodenproben analysiert. Und das geht immer weiter. Wir erzeugen den weltweit größten und detailliertesten Datensatz der mikrobiellen Ökologie."

Spannende Vorgänge zwischen Pflanzen und Mikroben im Wurzelraum

Das Earth Microbiome Project kooperiert mit Dutzenden Forschungsgruppen weltweit. Sie liefern aus den unterschiedlichsten Regionen Bodenproben. In den Argonne-Laboren werden sie dann mit einheitlichen Methoden verarbeitet, die DNA extrahiert und sequenziert. Dabei fallen unvorstellbar große Datenmengen an. Kritiker haben dem Earth Microbiome Project schon schiere Datensammelwut vorgeworfen. Der Aufwand stehe in keinem Verhältnis zum Erkenntnisgewinn. Jack Gilbert hält dagegen:

"Die Daten, die wir generieren, sind sehr komplex. Es braucht seine Zeit, sie zu analysieren. Dafür braucht man sehr große Computer, das ist ungemein rechenintensiv. Aber das heißt nicht, dass wir daraus nicht schon Rückschlüsse ziehen könnten."

Es ist die Kunst der Bioinformatiker, in Milliarden von Geninformationen wiederkehrende Muster und statistische Zusammenhänge zu erkennen. Je mehr Daten vorliegen, desto relevanter und allgemeingültiger werden die Erkenntnisse.

"Wir haben schon einige hochinteressante Spuren gefunden. Wir sehen zum Beispiel, dass egal wo und in welchem Bodentyp eine Pflanze wächst – in Frankreich, Amerika oder China –, diese Pflanze sich mit einem ganz ähnlichen Typ von Bakterien umgibt. Die Pflanzen haben also im Zuge der Evolution einen Mechanismus entwickelt, wie sie sich die Mikroorganismen heranziehen, die ihnen beim Wachsen oder als Schutz vor Stress und Krankheitserregern nützlich sind. Das allein ist schon sehr spannend."

Solches Wissen über die Bodenmikroben könnte in Zukunft interessant werden für Pflanzenzüchter.

"Wenn wir Pflanzen untereinander kreuzen, müssen wir das Wachstumspotenzial der neuen Sorten verstehen, und zwar im Kontext der Biologie der Bodenmikroben."

Was da alles zwischen Pflanze und Mikroben im Wurzelraum passiert, wird in der Pflanzenzüchtung bisher allerdings kaum beachtet. In den vergangenen 100 Jahren hatte die Entwicklung neuer Sorten meist nur ein Ziel: die Erträge zu steigern. Dazu bediente man sich der klassischen Methoden der Intensivierung. Die Pflanzen wurden darauf getrimmt, immer größere Kunstdüngergaben in immer mehr Ertrag umzusetzen.

"Aber das kommt mit Kosten."

Sagt Alexandre Jousset von der Universität Utrecht.

"Weil die Pflanzen sind dafür selektiert, unter extrem hohen Nährstoffbedingungen zu wachsen. Aber diese Pflanzen haben oft die Möglichkeit verloren, mit Bakterien zu interagieren. Wir haben asoziale Pflanzen erschaffen, die die Eigenschaft verloren haben, diese Bakterien zu Hilfe zu rufen, falls sie diese benötigen."

Auch Paul Schulze-Lefert hält Umdenken für angebracht:

"Wenn sie zum Beispiel Ertrag sich anschauen, die Heritabilität, also wie viel ist der Ertrag einer Pflanze determiniert durch das genetische Makeup der Pflanze, dann ist das lausig. Das heißt, da ist der Umweltfaktor, der ist enorm. Sie haben enorme Schwankungen, je nachdem wo sie diese Pflanze anbauen, auf welchem Bodentyp, in welchem Breiten-, Längengrad. Und ich glaube, dass für den Ertrag, wenn sie das jemals rational verstehen wollen, dann müssen sie auch wissen, welche Bodenbakterien vorhanden sind. Sie müssen nicht nur den Pflanzengenotyp, sondern sie müssen den erweiterten Genotyp der Pflanzenmikrobiota haben."

Landwirtschaft wird immer wissensbasierter

Paul Schulze-Lefert stellt sich für die Zukunft eine viel stärker wissensbasierte Form der Landwirtschaft vor. Bauern würden dann ihre Böden nicht mehr nur auf Nährstoffgehalte hin analysieren lassen, um daran ihre Düngepläne auszurichten. Sie würden sich auch die Lebensgemeinschaften ansehen, bevor sie entscheiden, welche Pflanzensorten sie auf ihren Feldern anbauen. Bei Bedarf könnten sie mit hilfreichen Mikroben nachhelfen. Weniger Dünger und weniger Gift wären das Ziel. Im besten Fall könnten die Bauern am Ende sogar größere Ernten einfahren.

"Das ist die zweite große Hoffnung. Wenn man ein rationales Verständnis der Mikrobiota hat, dass man dann auch den Ertrag der Pflanze erhöht. Ich weiß nicht, ob es so etwas wie eine goldene bakterielle Lebensgemeinschaft gibt, für alle Pflanzen und alle Böden – das glaube ich nicht. Aber ich glaube schon, dass sie maßgeschneiderte mikrobielle Lebensgemeinschaften zusammenstellen können, die optimal sind bezüglich des Bodentyps und auch bezüglich der jeweiligen Nutzpflanze. Und dann denke ich, dann wäre das ein guter, ein wichtiger Beitrag."

Wann die Probiotik in nennenswertem Umfang Einzug in die Landwirtschaft halten kann, darüber gibt es keine schlüssigen Prognosen. In einem sind sich die Experten aber einig. Wer in Zukunft eine Weltbevölkerung von zehn Milliarden nachhaltig ernähren will, der muss auch die Lebenshelfer aus dem Boden wieder mit ins Boot holen.

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