RootDei Biocontrol® · Wirkungsmechanismen
Warum ein chemisches Fungizid und ein mikrobielles Fungizid nicht gleich beschrieben werden können
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Wenn ein Fachberater ein konventionelles Fungizid beurteilt, lässt sich die Frage nach seiner Wirkungsweise meist kurz beantworten: Es hemmt die mitochondriale Atmung, blockiert die Sterolbiosynthese, stört die Zellteilung. Ein Molekül, eine gestörte Funktion, ein vorhersehbarer Effekt. Diese Antwort passt in eine einzige Zeile des technischen Datenblatts.
Stellt man dieselbe Frage zu einem mit einem lebenden Mikroorganismus formulierten Produkt, passt die Antwort nicht mehr in eine Zeile. Ein biologischer Pflanzenschutzorganismus verhält sich je nach Erreger, Boden, Anwendungszeitpunkt oder Kulturzustand unterschiedlich. So wie sich chemische Moleküle voneinander unterscheiden, unterscheidet sich auch jeder Mikroorganismus – selbst innerhalb derselben Gattung und Art. Aus diesem Grund sind Zulassungen biologischer Pflanzenschutzmittel mit mikrobiellen Wirkstoffen sind stammspezifisch (auf Ebene des jeweiligen Stamms), und ihr agronomischer Einsatz erfordert eigene Kriterien.
Die Wirkmechanismen der biologischen Bekämpfung zu verstehen, ist deshalb eine praktische Notwendigkeit, noch bevor es eine theoretische ist. Sie bestimmen, wann ein Produkt angewendet werden sollte, was man erwarten kann, wie es sich mit anderen Maßnahmen kombinieren lässt und welche kommerziellen Aussagen fachlich belastbar sind. Dieser Artikel bringt dieses Wissen in eine klare Ordnung: Was ein Wirkungsmechanismus genau ist, wie er sich vom Wirkort unterscheidet, auf den er einwirkt, warum sich die Logik biologischer Mittel nicht undifferenziert auf chemische übertragen lässt und, darüber hinaus, welche bedeutenden Unterschiede zwischen einzelnen Stämmen bestehen.
1. Vom Molekül zum lebenden Organismus – und zur Ergänzung von Wirkungen: warum sich die Fragestellung ändert
Die europäische Pflanzenschutzgesetzgebung hat den Sektor zu einem Managementmodell geführt, das sich nicht mehr auf ein einziges Werkzeug stützt. Die Richtlinie 2009/128/EG legte den gemeinschaftlichen Rahmen für die nachhaltige Verwendung von Pflanzenschutzmitteln fest, mit dem integrierten Pflanzenschutz als Kernprinzip: physikalische kulturtechnische und anbautechnische Maßnahmen, biologische, genetische und biotechnologische Verfahren und, erst an letzter Stelle, der Einsatz chemisch-synthetischer Mittel.
Chemische Bekämpfung Nur wenn die vorherigen Maßnahmen nicht ausreichen
01
Agronomische Praktiken
Rationeller Wassereinsatz, korrekte Düngung und resistente Sorten. Sie verringern vorbeugend die Etablierung und Ausbreitung des Erregers.
02
Kontrolle und Monitoring
Verlässliche Daten als Entscheidungsgrundlage. Zudem wird überprüft, ob die angewandten Strategien wirken.
03
Mechanische und physikalische Bekämpfung
Sie töten den Schädling direkt ab, blockieren ihn oder machen die Umgebung für ihn ungeeignet.
04
Biologische Bekämpfung
Natürliche Feinde und mikrobielle Kontrollorganismen. Keine Resistenzbildung und sicher für Fauna und Umwelt.
Diese Verschiebung hat ein terminologisches Problem mit sich gebracht. Die Kategorien, mit denen der Sektor gelernt hat, Fungizide zu beschreiben – Wirkungsweise, Bindungsstelle, Resistenzgruppe – werden aus reiner Gewohnheit auf biologische Mittel übertragen, obwohl damit Systeme grundlegend unterschiedlicher Natur beschrieben werden. Ein Mikroorganismus ist kein Molekül. Auch wenn er mit bloßem Auge nicht wahrnehmbar ist, handelt es sich um ein deutlich komplexeres biologisches System, das auf seine Umgebung reagieren, seine Aktivität modulieren und je nach Phase der Interaktion unterschiedliche Prozesse entfalten kann.
Die praktische Folge ist zweifach. Zum einen beruhen viele Erwartungen aus der Praxis auf einem falschen mentalen Modell: Von einem biologischen Mittel wird die schnelle, gleichmäßige Wirkkurve eines chemischen Kontaktfungizid erwartet. Zum anderen vermischt ein Großteil der technischen Fachkommunikation der Branche undifferenziert drei Begriffe – den Mechanismus, den beobachtbaren Effekt und den agronomischen Nutzen –, die eigentlich klar voneinander zu trennen wären.
2. Was ein Wirkungsmechanismus bei einem Pflanzenschutzmittel ist
Der Wirkungsmechanismus eines Pflanzenschutzmittels ist der kausale Prozess, durch den ein Wirkstoff eine Kontrollwirkung auf den Zielorganismus oder auf die Krankheit an Pflanzen und Kulturen erzielt.
kausal
Es lohnt sich, bei zwei Begriffen dieser Definition innezuhalten.
Wirkstoff
Ein bestimmter Stamm ist ebenso ein Wirkstoff wie ein synthetisches Molekül.
Es lohnt sich, bei zwei Begriffen dieser Definition innezuhalten. Der erste ist kausal: Es reicht nicht aus, eine Verringerung des Krankheitsbefalls zu beobachten, um daraus einen Mechanismus abzuleiten. Der zweite ist Wirkstoff: Im europäischen Rechtsrahmen gilt ein konkreter Stamm eines Mikroorganismus ebenso als Wirkstoff wie ein synthetisches Molekül – und ihm wird dieselbe Beschreibung seines Wirkprozesses abverlangt.
Die Definition gilt gleichermaßen für chemische Produkte wie für mikrobielle Wirkstoffe. In beiden Fällen muss der Mechanismus einen Prozess beschreiben, der kausal zur Verringerung der Krankheit beiträgt, und nicht lediglich eine Eigenschaft des Produkts, der Kultur oder des Produktionssystems. Dass eine Formulierung stabil ist, der Mikroorganismus gut kolonisiert oder sich das Produkt einfach anwenden lässt, sind wertvolle Eigenschaften – aber keine Wirkungsmechanismen.
Mechanismus
Der betroffene biologische Prozess
Beobachtbarer Effekt
Geringerer Befall im Feld
Agronomischer Nutzen
Ertrag und Qualität
3. Wirkungsmechanismus und Wirkort sind keine Synonyme
Dies ist eine häufige Verwechslung, die es aufzulösen gilt, denn sie hat Konsequenzen dafür, wie Resistenzen interpretiert werden.
Der Wirkungsmechanismus beschreibt den betroffenen biologischen Prozess. Der Wirkort (Target Site) ist die konkrete Struktur, das Molekül, das Enzym oder der Komplex, auf den innerhalb dieses Prozesses eingewirkt wird. Das FRAC (Fungicide Resistance Action Committee), das internationale Fachgremium für das Management von Fungizidresistenzen, formuliert es so: Innerhalb jedes Wirkungsmechanismus gibt es spezifische Wirkorte (Target Sites) – etwa bestimmte Enzyme eines Zellprozesses, an die Fungizide binden.
Das FRAC selbst veranschaulicht diese Unterscheidung mit einem bekannten Beispiel: QoI-Fungizide (Strobilurine) und SDHI-Fungizide haben denselben übergeordneten Wirkungsmechanismus – die Hemmung der Atmung –, greifen jedoch an unterschiedlichen Wirkorten der Atmungskette an: an Komplex III beziehungsweise Komplex II. Derselbe betroffene Prozess, aber unterschiedliche Wirkorte.
Kurz und für die technische Praxis zusammengefasst:
– Der Wirkungsmechanismus ist der Prozess, durch den ein Produkt eine Krankheit unter Kontrolle bringt;
– Der Wirkort ist die konkrete Struktur oder das Molekül, auf das es innerhalb dieses Prozesses einwirkt.
4. Spezifische und generelle Wirkung: zwei unterschiedliche Logiken
Daraus ergibt sich der für den Berater in der Praxis wichtigste operative Unterschied.
| Chemisches Pflanzenschutzmittel (spezifische Wirkung) | Biologisches Pflanzenschutzmittel (generelle Wirkung) | |
|---|---|---|
| Art des Mechanismus | Chemisches Pflanzenschutzmittel · spezifische Wirkung Eine konkrete biologische Funktion des Erregers wird durch einen Wirkstoff verändert | Biologisches Pflanzenschutzmittel · generelle Wirkung Funktionaler Prozess, der mit einem lebenden Organismus verbunden ist |
| Wirkort | Chemisches Pflanzenschutzmittel · spezifische Wirkung Oft einer bestimmten Molekülstruktur zuordenbar: einem Enzym, einem Protein, einem Zellkomplex | Biologisches Pflanzenschutzmittel · generelle Wirkung Kaum auf einen einzigen Wirkort reduzierbar; variiert je nach Interaktion |
| Variabilität | Chemisches Pflanzenschutzmittel · spezifische Wirkung Relativ einheitliches Verhalten | Biologisches Pflanzenschutzmittel · generelle Wirkung Variiert je nach Stamm, Zielorganismus (Erreger), Wirtspflanze und Umweltbedingungen |
| Mehrfachwirkung | Chemisches Pflanzenschutzmittel · spezifische Wirkung In der Regel ein Hauptmechanismus | Biologisches Pflanzenschutzmittel · generelle Wirkung Mikroorganismen mit mehreren Mechanismen, die unabhängig oder gemeinsam wirken können, sind häufig |
| Resistenzrisiko | Chemisches Pflanzenschutzmittel · spezifische Wirkung Die Spezifität kann mit der Zeit zur Selektion resistenter Populationen führen. Die Folge: Das Produkt verliert seine Wirksamkeit. | Biologisches Pflanzenschutzmittel · generelle Wirkung Die Komplexität der Wirkung erschwert die Entwicklung von Resistenzen. Die Selektion resistenter Populationen ist unwahrscheinlich. |
Diese Unterscheidung bedeutet nicht, dass zwei verschiedene Definitionen des Begriffs ‚Wirkungsmechanismus‘ erforderlich wären. Sie dient einem nützlicheren Zweck: zu vermeiden, dass das molekulare Modell chemischer Fungizide undifferenziert auf Mikroorganismen der biologischen Bekämpfung übertragen wird – die Hauptquelle vieler technischer Missverständnisse und unrealistischer Erwartungen in der Praxis.
Referenzen:
- Fungicide Resistance Management | FRAC. (s. f.). FRAC. https://www.frac.info/fungicide-resistance-management
- European Parliament & Council of the European Union. (2009). Directive 2009/128/EC of the European Parliament and of the Council of 21 October 2009 establishing a framework for Community action to achieve the sustainable use of pesticides. Official Journal of the European Union, L 309, 71–86. https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX:32009L0128
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