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Kapitel 6. Diskussion

Wie die geschilderten Versuche zeigten, waren mehrere Pilze der Ordnung Hyphomycetales gegenüber der Mehlmotte und der Dörrobstmotte pathogen. Es handelt sich um Stämme von Metarhizium anisopliae, Beauveria bassiana, Paecilomyces farinosus und Paecilomyces fumosoroseus. Diese Pilzarten können zahlreiche Insekten aus verschiedenen Ordnungen befallen (MÜLLER-KÖGLER 1965, SCHABEL 1976, Daoust und Roberts 1983).

Für einen erfolgreichen Einsatz entomopathogener Pilze war es zunächst erforderlich, hoch virulente und spezifisch wirkende Pilzstämme, welche über einen längeren Zeitraum lagerfähig sind, in einer Massenproduktion herzustellen und gleichzeitig die Bedingungen für die Praxisnutzung zu definieren.

6.1. Beziehungen zwischen Wirt, Erreger und Umwelt

Der Erfolg einer Bekämpfungsmaßnahme mit entomopathogenen Pilzen hängt von einer größeren Anzahl biotischer und abiotischer Faktoren ab, die in komplexer Weise sich gegenseitig beeinflussen können. Da es zu Interferenzen und Synergismen kommen kann, besteht das Wirts-Pilz-System nicht nur aus der Summe der einzelnen Einflußfaktoren. (CARRUTHERS und SOPER 1987). Die ungenügende Berücksichtigung dieser Wechselbeziehungen führte nicht selten zu Wirkungsminderungen in der Praxisanwendung von auf der Basis von Laboruntersuchungen als virulent eingestuften Pilzstämmen (PINNOCK und BRANDT 1981).

Die Untersuchungen der Infektionsbedingungen auf seiten der Pilze, der Wirtsinsekten und der Umwelt erforderten spezielle Testverfahren. Mit Hilfe standardisierter Biotests war es möglich, die Virulenz der verschiedenen Pilzstämme gegenüber E. kuehniella und P. interpunctella unter variierenden Umweltbedingungen zu vergleichen. Auch für die Ermittlung der Anfälligkeit unterschiedlicher Entwicklungsstadien der Zielinsekten erwiesen sich die beschriebenen Testverfahren als zweckmäßig und statistisch verwertbar.

Wichtige Auswahlkriterien insektenpathogener Pilze für den Einsatz zur biologischen Bekämpfung sind die Wirtsspezifität und die Virulenz der Erreger. Für B. bassiana und M. anisopliae konnten bisher mehr als 200 Wirtsinsektenarten festgestellt werden (McCOY et al.

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Im Verlauf der durchgeführten Untersuchungen wurden durch die meisten getesteten Pilzstämme Mortalitätseffekte bei E. kuehniella und P. interpunctella erzielt. Die Infektion war mit Erregern erfolgreich, die ursprünglich nicht aus vorratsschädlichen Motten stammten. Lediglich beim Pilzstamm B. bassiana 112, welcher ursprünglich aus Cossus cossus isoliert wurde, konnte eine Pathogenität gegenüber den getesteten Motten nicht nachgewiesen werden. B. bassiana 56 war hingegen gegenüber E. kuehniella und P. interpunctella pathogen.

Eine isolatbedingte Wirtsspezifität wurde ebenfalls bei Untersuchungen von KMITOWA et al. (1977), FERRON und DIAMONDÉ (1968) sowie FERRON et. al. (1972) für Metarhizium anisopliae sowie von KMITOWA et al. (1977) für Paecilomyces sp. nachgewiesen. Bei Untersuchungen mit einem Isolat von B. bassiana erzielten RIBA et al. (1982) eine besonders hohe Virulenz gegenüber Larven von Bombyx mori , konnten jedoch mit dem gleichen Isolat keine Infektionen bei Larven von Ostrinia nubilalis bewirken. Nach FARGUES et al. (1976) wird die Spezifität der Pilzstämme durch die Mechanismen auf und im Insektenintegument sowie im Haemocoel bestimmt.

Hoch virulente Pilzstämme, die innerhalb kurzer Zeit ihre Wirtstiere abtöten, werden bevorzugt zur Bekämpfung von Insekten mit großem Schadpotential eingesetzt, bei dem bereits wenige Insekten einen hohen ökonomischen Verlust hervorrufen können. Für einen erfolgreichen Einsatz gegen vorratsschädigende Kleinschmetterlinge mußten somit im Verlauf von Virulenztests, unter den zur Verfügung stehenden Pilzstämmen die virulentesten Erreger bestimmt werden.

Die vorliegenden Untersuchungen lassen bei der Mehrzahl der getesteten Pilzstämme bereits bei optimaler Gestaltung der Temperatur- und Luftfeuchtigkeitsverhältnisse Virulenzunterschiede gegenüber E. kuehniella und P. interpunctella erkennen. Lediglich P. fumosoroseus 10 war gegenüber beiden Insekten hoch virulent. Gegenüber E. kuehniella erwiesen sich M. anisopliae 73, P. farinosus 34 und P. fumosoroseus 10 am geeignetsten. Die höchste Virulenz gegenüber P. interpunctella wurde für M. anisopliae 110, B. bassiana 56 und P. fumosoroseus 10 nachgewiesen. Virulenzunterschiede entomopathogener Pilze der Ordnung Hyphomycetales gegenüber verschiedenen Zielinsekten wurden ebenfalls von FARGUES (1976) ermittelt. JONES et al. (1996) berichteten über isolatbedingte Virulenzunterschiede bei verschiede

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Die Differenzen in der Wirtsspezifität und der Virulenz entomopathogener Hyphomyceten können mit der unterschiedlichen Anpassungsfähigkeit der Pilzstämme an Wirtstiere erklärt werden. So wiesen FERRON et al. (1972) eine besonders enge Anpassung bestimmter Isolate von M. anisopliae an ihre Originalwirte nach. Bei anderen Pilzarten wie z.B. P. fumosoroseus ist die Abhängigkeit der Stämme von ihren Originalwirten weniger stark ausgeprägt bzw. nicht nachweisbar (IGNOFFO et al. 1976; MANIANIA und FARGUES 1984). Für B. bassiana konnte ein genetischer Polymorphismus des Alpha-Esterase-Systems bei Isolaten unterschiedlicher geographischer Herkunft und somit bei Isolaten mit verschiedenem Wirtskreis nachgewiesen werden (FERRON 1981; RIBA et al. 1987; POPRAWSKI et al. 1988).

Um die von verschiedenen Autoren festgestellte Abnahme der Virulenz nach wiederholter Anzucht auf künstlichen Nährböden zu vermeiden, erwies sich eine Wirtspassage aller acht Monate als geeignet (MÜLLER - KÖGLER 1965, FARGUES und ROBERT 1983a und WICK 1990).

Die verschiedenen Umweltfaktoren beeinflussen die Physiologie der Pilze, ihre Fähigkeit, den Wirt zu infizieren, den Verlauf der Infektion, die Wirtsanfälligkeit, die Sporulation auf Kadavern und die Lebensfähigkeit von infektiösen Einheiten (FERRON 1981; FERRON et al. 1991). Der perkutane Infektionsweg macht entomopathogene Pilze in besonderem Maße von den zum Zeitpunkt der Infektion herrschenden Umweltbedingungen abhängig. Da bei der Bekämpfung vorratsschädlicher Motten die Pilzsporen nicht der Sonnenstrahlung ausgesetzt sind, kommt den Temperatur- und Luftfeuchtigkeitsverhältnissen die größte Bedeutung für die Wirksamkeit der Pilze zu.

Bei der Auswahl der Erreger für die biologische Schädlingsbekämpfung mit entomopathogenen Pilzen ist es unabdingbar, deren Temperaturanforderungen zu berücksichtigen. Verschiedene Autoren sehen in optimalen Temperaturbedingungen die wesentliche Voraussetzung für eine erfolgreiche Infektion der Zielinsekten (ROBERTS und CAMPBELL 1977; CARRUTHERS et al. 1985; CARRUTHERS und SOPER 1987).

Die Temperatur beeinflußt neben den Erregern auch die Wirtstiere und tritt darüber hinaus in Wechselwirkung mit anderen Infektionsparametern (FARGUES 1981). So zeigten Stämme

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Die im Verlauf von Sporenkeimungsversuchen erzielten Ergebnisse belegen für sämtliche Pilzstämme hohe Temperaturansprüche. Größere Differenzen im Temperaturoptimum wurden zwischen den getesteten Pilzstämmen nicht erzielt. Ein Temperaturoptimum zwischen 25°C und 30°C läßt die virulentesten Pilzstämme für den Einsatz zur Vermeidung eines Massenbefalls der Läger in den warmen Sommermonaten geeignet erscheinen. Unterschiede zwischen den Pilzstämmen ergaben sich hinsichtlich der Keimungsraten und der Keimungsgeschwindigkeit. Das beste Keimungsverhalten sowie die geringste Temperaturabhängigkeit konnten bei dem als am virulentesten eingestuften Pilzstamm M.a.110 festgestellt werden. Eine abnehmende Abhängigkeit von optimalen Temperaturverhältnissen bei hoch virulenten Pilzstämmen wurde auch von FARGUES und RODRIGUEZ-RUEDA (1980) beobachtet. CARRUTHERS und SOPER (1987) konnten für B. bassiana eine abnehmende Temperaturabhängigkeit mit steigender Inokulumdichte bzw. zunehmender Sensitivität der Entwicklungsstadien von Ostrinia nubilalis nachweisen.

Ein hohes Temperaturoptimum muß nicht in jedem Fall die Anwendung der Pilze auf wärmere Einsatzgebiete beschränken. So erzielte DOBERSKI (1981) Infektionen bei Scolytus scolytus durch B. bassiana und P. farinosus bei 2°C. Der Befall überwinternder Wirte wurde für Stämme von M. anisopliae und P. farinosus nachgewiesen (WEISER 1982). Obwohl die Entwicklung der Erreger unter kühleren Bedingungen verlangsamt ist, besteht prinzipiell die Möglichkeit, auch überwinternde Mottenstadien, wie diapausierende Larven oder Puppen, zu bekämpfen. Hierfür ist die Auswahl besonders Kälte resistenter Pilzstämme notwendig, da in gemäßigten Breiten nicht selten geringe Temperaturen für die Mißerfolge beim Einsatz von Pilzstämmen mit hohen Temperaturansprüchen ausschlaggebend waren (FERRON et al. 1991).

Beim Einsatz entomopathogener Pilze im Vorratsschutz ergibt sich zwangsläufig die Frage, ob die für Lebensmittelläger charakteristisch geringe Luftfeuchtigkeit eine wirksame Bekämpfung von Lagerschädlingen zuläßt.

Zu Feuchtigkeitsanforderungen entomopathogener Pilze der Ordnung Hyphomycetales liegen international unterschiedliche Angaben vor. Mindestens 92% r.F. werden von WALSTAD et

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Die vorliegenden Untersuchungsergebnisse bestätigen grundsätzlich hohe Anforderungen der getesteten Pilze an die relative Luftfeuchtigkeit. Für die Mehrzahl der Stämme kam es bei verringerter Luftfeuchtigkeit zu einem deutlichen Rückgang der Wirksamkeit. Der für M.a.110 anhand der LT₉₀-Werte nachgewiesene niedrigere Verlust an Virulenz läßt auf eine geringere Abhängigkeit virulenter Stämme von optimalen Feuchtgkeitsbedingungen schließen. Es kann angenommen werden, daß bei hoch virulenten Pilzstämmen die Keimung weniger Konidien auf dem Integument für eine erfolgreiche Infektion und eine rasche Abtötung der Wirte ausreichend ist.

Der beschriebene Versuch war so angelegt, daß sich im Ergebnis neben der von der Luftfeuchtigkeit abhängigen Virulenz auch die unterschiedliche Anfälligkeit der beiden Mottenarten widerspiegelt. Insbesondere die LT₉₀-Werte der mit P. fumosoroseus 10 behandelten Tiere belegen für Mehlmotten-Imagines einen im Vergleich zu Dörrobstmotten stärkeren Abfall der Empfindlichkeit bei verringerter Luftfeuchtigkeit. Die nur bei geringer Luftfeuchtigkeit feststellbaren Differenzen der Anfälligkeit gegenüber ein und dem selben Pilzstamm lassen auf Unterschiede im Mikroklima auf dem Integument beider Insekten schließen. Besonders unter trockenen makroskopischen Bedingungen kann dem Mikroklima auf dem Insekt eine entscheidende Bedeutung zukommen.

Der Einfluß der Ernährungsfaktoren auf das Infektionspotential der Pilze wurde bisher nur an wenigen Beispielen untersucht (FERRON et al. 1991). Während BAJAN und KMITOWA (1973), KMITOWA (1978 und 1980) sowie FARGUES und ROBERT (1983b) einen Einfluß des Ernährungszustandes auf die Virulenz von Pilzen nachweisen konnten, erzielten DAOUST und ROBERTS (1983) keine Differenzen in der Wirksamkeit bei unterschiedlich ernährten

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Vorrangiges Ziel der beschriebenen Virulenztests war es, für jedes Wirtsinsekt die wirksamsten Pilzstämme auf speziellen, den Ansprüchen der Erreger am besten entsprechenden Nährböden, zu kultivieren. Eine Magerernährung der getesteten Pilzstämme wurde nicht in Betracht gezogen, da extrem nährstoffarme Nährböden nicht geeignet sind, um die für die Versuche notwendige Menge an Infektionsmaterial zu erzeugen.

Vorher durchgeführte Versuche zum Einfluß der Nährbodenzusammensetzung auf die Sporulation der Pilze dienten der Bereitstellung ausreichender Mengen an Infektionsmaterial.

Im Verlauf der Untersuchungen konnte für jeden Pilzstamm eine unterschiedliche Anzahl an Kulturmedien ermittelt werden, auf denen eine ausreichende Konidienproduktion möglich ist. Eine von Nährstoffen ausgehende Wirkung auf die Sporulation von M. anisopliae, B. bassiana P. farinosus und P. fumosoroseus wurde bereits durch verschiedenen Autoren herausgestellt (BARNES et al. 1975; CAMPBELL et al. 1983; DAOUST und ROBERTS 1983; McCOY et al. 1985).

Ein Zusammenhang zwischen der Konidienproduktion und einer Virulenzsteigerung konnte bei den verwendeten Nährböden nicht herausgestellt werden. Die vorliegenden Untersuchungsergebnisse bestätigen jedoch für sämtliche Pilzstämme eine Virulenz steigernde Wirkung bestimmter Nährböden. Für die Behandlung der als anfälliger eingestuften Dörrobstmotte führte die Kultur bestimmter Pilzstämme auf geeigneten Nährmedien zu einem gewissen Ausgleich der durch die verringerte Luftfeuchtigkeit hervorgerufenen Virulenzeinbußen. Neben der Erhöhung der Sporendosierung kann demnach auch die Gestaltung optimaler Anzuchtbedingungen dazu beitragen, ungünstig Infektionsparameter zu kompensieren.

Für B. bassiana konnte KMITOWA (1978) nur bei variierender Stickstoffquelle Auswirkungen der Nährbodenzusammensetzung nachweisen. Die Virulenz von P. farinosus und P. fumosoroseus wurde hingegen auch von der Kohlenstoffquelle beeinflußt. AL-AIDROOS und SEIFERT (1980) ermittelten für M. anisopliae eine enge Beziehung zwischen der Fähigkeit, Stärke aufspalten zu können und der Virulenz des Pilzes. Die Aufspaltung unterschiedlicher Proteine wirkte sich hingegen nicht auf die Virulenz aus. Die Autoren sahen in der Anzucht auf stärkehaltigen Kulturmedien eine Voraussetzung für die Induktion bestimmter Enzyme und

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Bei Betrachtung des Einflusses der Nährbodenzusammensetzung auf die Virulenz der einzelnen Pilzstämme verdeutlichen die Untersuchungsergebnisse einen vom Pilzstamm abhängigen Nährstoffanspruch. Die ermittelten LT₅₀- und LT₉₀-Werte belegen für die beiden Metarhizium-Stämme unterschiedliche Nährstoffansprüche. Während M.a.110 die höchste Virulenz nach Anzucht auf Hfa hatte, zeigte M.a.73 die höchste Wirksamkeit bei Kultur auf SPA. Die unterschiedlichen Nährstoffansprüche von Pilzstämmen der gleichen Art lassen auf Differenzen im Vermögen, bestimmte Nährstoffe aufspalten zu können, schließen. Diese Stammeigenschaften entomopathogener Pilze wurden bereits von verschiedenen Autoren hervorgehoben (MÜL-LER-KÖGLER 1965; KMITOWA 1978).

Gegenüber beiden Mottenarten war Paec.f.10 bei Anzucht auf CzD gluc am virulentesten. Anders verhielt es sich bei der Virulenz steigernden Wirkung der Nährbodenzusammensetzung. Ein Vergleich der Anfälligkeit der beiden Mottenarten belegt für Paec.f.10 einen größeren Einfluß der Nährbodenzusammensetzung auf die Wirksamkeit des Pilzes bei der Behandlung von P. interpunctella. Ein wirtsabhängiger Einfluß der Nährbodenzusammensetzung wurde auch bei Untersuchungen von KMITOWA (1978) für P. farinosus und P. fumosoroseus ermittelt.

Neben der Virulenz der Erreger hat die Infektionsdichte einen erheblichen Einfluß auf das Zustandekommen und den Verlauf von Pilzinfektionen. So wurde von verschiedenen Autoren eine positive Korrelation zwischen der Sporendosis und der Mortalität behandelter Insekten nachgewiesen (FERRON 1978; FERRON 1981). Bei Untersuchungen von WALSTAD et al. (1970) wurde gezeigt, daß für einen wirksamen Einsatz insektenpathogener Pilze die Dosierung der Sporen wichtiger als optimale Feuchtigkeitsbedingungen ist.

Eine hohe Sporendosierung führt jedoch nur bei optimaler Verbreitung der Erreger im Wirtshabitat zu der gewünschten Wirksamkeit (TANADA und FUXA 1987). Da kleine und kurzlebige Insekten eine geringere Wahrscheinlichkeit haben, mit einer ausreichenden Menge an Sporen in Kontakt zu kommen, sind diese mit höheren Dosierungen zu behandeln (MÜLLER-KÖGLER und STEIN 1970; BAJAN und KMITOWA 1972).

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Aus den ermittelten Mortalitätsraten für P. interpunctella, welche sich aus der Behandlung mit unterschiedlich formulierten M. anisopliae- und B. bassiana-Präparaten ergaben, können Auswirkungen auf den Einfluß der Inokulumdichte abgeleitet werden. Insgesamt ist bei bestimmten Formulierungen von einer verbesserten Anhaftung der Pilzsporen am Wirtsintegument auszugehen. Diese ist jedoch aufgrund der unterschiedlichen Eigenschaften der Insektenoberfläche bei Larven und Imagines vom Entwicklungsstadium des Wirtes abhängig. Zur Behandlung der Dörrobstmotten-Imagines erwiesen sich die Sporenstäube als geeigneter. Larvenstadien waren hingegen gegenüber der ÖL-Formulierung am anfälligsten.

Nach PINNOCK und BRAND (1981) sind Dosis-Wirkung Beziehungen bei entomopathogenen Pilzen in erster Linie von den herrschenden Umweltfaktoren abhängig. Die Versuchsergebnisse der Behandlung von Dörrobstmotten-Eiern zeigen insbesondere für die P. fumosoroseus-Varianten von der Temperatur abhängige Mortalitätsraten bei gleicher Sporendosierung. Die behandelten Dörrobstmotten-Eier verpilzten bei der für die Infektion als günstiger eingestuften Temperatur von 25°C auch bei geringerer Inokulumdichte zu einem höheren Anteil.

Die Infizierbarkeit mehrerer Entwicklungsstadien eines Schadinsekts durch entomopathogene Pilze wird von verschiedenen Autoren als entscheidender Vorteil gegenüber anderen biologischen Antagonisten betrachtet (MÜLLER-KÖGLER 1965; FRANZ und KRIEG 1982; ZIMMERMANN 1985; WRAIGHT und ROBERTS 1987; BECK 1996). Da im Lager die verschiedenen Entwicklungsstadien innerhalb einer Schaderregerpopulation mehr oder weniger zeitlich überlappt anzutreffen sind, hätte deren simultane Bekämpfung erheblichen Einfluß auf den Erfolg der Maßnahme.

Das Potential entomopathogener Pilze als biologisches Bekämpfungsmittel kann nur unter Berücksichtigung bestimmter, den Infektionsverlauf beeinflussender Eigenschaften der Wirtsinsekten beurteilt werden. Neben der bereits geschilderten wirtsartabhängigen Anfälligkeit wurden für zahlreiche Zielinsekten stadienbedingte Resistenzunterschiede nachgewiesen, welche auf der Ausprägung des Wirtsinteguments zurückzuführen sind (MÜLLER-KÖGLER 1965).

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Die erleichterte Infektion junger Larvenstadien ist nach BUCHER (1964), MÜLLER-KÖG-LER (1965) und FERRON (1978) durch die noch nicht ganz ausgehärtete Kutikula der Wirts-tiere zu erklären. Andererseits geht die Individualentwicklung der Insekten auch mit einer Veränderung der chemischen Zusammensetzung des Integuments einher. So enthält das Integument von älteren Larven und Imagines häufig einen höheren Anteil mittellanger gesättigter Fettsäuren (C₈ - C₁₂), welche die Keimung der Konidien von B. bassiana und P. farinosus hemmen (SMITH und GRULA 1982; SAITO und AOKI 1983; KERWIN 1983).

Die Anfälligkeit von Dörrobstmotten-Eiern ist aus praktischer Sicht von besonderem Interesse, da eine Bekämpfung außerhalb des Lagerguts abgelegter Eier dazu beitragen könnte, den Populationsaufbau einzudämmen und durch Verhinderung einer Sporenkontaminierung des Lagergutes gleichzeitig den strengen lagerhygienischen Anforderungen besser zu entsprechen. Bei Betrachtung der Wirksamkeit der Pilzstämme gegenüber Eiern sind jedoch nur bei der Anwendung hoher Inokulumdichten und unter günstigen Temperaturbedingungen ausreichende Mortalitätsraten zu erzielen. Eine nachträgliche Verpilzung geschlüpfter Eilarven, wie es von ZIMMERMANN (1982a) und POPRAWSKI et al. (1985) für Otiorhynchus sulcatus sowie von RODRIGUEZ-RUEDA und FARGUES (1983) für verschiedene Noctuiden beobachtet wurde, konnte mit dem gewählten Versuchsaufbau nicht nachgewiesen werden.

Die häufig eingeschränkte Anfälligkeit der Eier gegenüber entomopathogene Pilzen wurde bereits von verschiedenen Autoren hervorgehoben (FERRON 1985; St.LEGER et al. 1987). RIBA und MARCANDIER (1984) erzielten mit B. bassiana und M. anisopliae bei Eiern von

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Die Anhaftung der Konidien auf dem Integument von Insekten hängt von verschiedenen Bedingungen ab, die durch den Wirt, den Erreger und die Umwelt bestimmt werden. Aus der Literatur ist bekannt, daß geeignete Formulierungen diese Bedingungen so verändern können, daß es zu einer Erhöhung der Infektiosität der Sporen kommt (WEISER 1982; FENG et al. 1994). PRIOR et al. (1988) erzielten für B. bassiana eine Erhöhung der Infektionsrate, wenn die Konidien in Kokosnußöl formuliert wurden. McCOY et al. 1985 sahen jedoch die Möglichkeit eines die Infektion fördernden Einflusses von Formulierungen nur für hoch virulente Pilzstämme gegeben.

Es war das Ziel der Untersuchungen, für die als hoch virulent bewerteten Pilzstämme M.a.110 und B.ba.56 Formulierungen zu erstellen, die neben der Förderung der Infektiosität auch positive Auswirkungen auf die Lagerfähigkeit und die Umweltpersistenz der Konidien hatten.

Die Untersuchungsergebnisse bestätigen neben den bereits erwähnten Wechselwirkungen mit dem Entwicklungsstadium von Dörrobstmotten auch eine in Abhängigkeit von der relativen Luftfeuchtigkeit ausgehende Wirkung auf dem Integument anhaftender Konidien bei unterschiedlicher Formulierung. Anhand der dosierungsabhängigen Mortalitätskurven konnte generell gegenüber L₅-Larven für in Telmion formulierte Konidien bei 76% und 96% r.F. eine erhöhte Wirksamkeit nachgewiesen werden. Die Formulierungsbestandteile übten somit eine direkte Förderung des Infektionsprozesses aus. Andererseits bestätigen die Ergebnisse eine ansteigende Differenz zwischen der Wasser-Öl- und der Wasserformulierung bei geringerer Luftfeuchtigkeit. Die LD₅₀ behandelter L₅-Larven betrug für in Telmion formulierte Konidien von B. bassiana 56 bei 76% r.F. mit 3586 Sporen / Insekt nur 17% der Dosierung der Wasserformulierung. Bei 96% r.F. wurden hingegen 37% benötigt. In diesem Zusammenhang wurden von verschiedenen Autoren die feuchtebewahrenden Eigenschaften von ölhaltigen Sporenformulierungen hervorgehoben (PRIOR et al. 1988; PRIOR und GREATHEAD 1989; ZIMMERMANN 1992; BATEMAN et al. 1993).

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Ein wirkungsvoller Einsatz insektenpathogener Pilze ist nur möglich, wenn die Lagerbedingungen, unter denen die Biopräparate aufbewahrt werden können, bekannt sind. Für die Vitalität der Erreger können nach MÜLLER-KÖGLER (1965) und FENG et al. (1994) die Bedingungen der Sporengewinnung, die genetisch bedingten Stammeigenschaften sowie biotische und abiotische Umweltfaktoren entscheidend sein. Nach COUCH und IGNOFFO (1981) sollten Mykoinsektizide im Verlauf einer einjährigen Lagerperiode keine größeren Verluste an Keimfähigkeit erleiden, um ökonomisch wettbewerbsfähig zu bleiben.

Über die Lagereigenschaften von entomopathogenen Pilzen liegen in der Literatur aufgrund unterschiedlicher Versuchsbedingungen teilweise stark differierende Beobachtungen vor. Bei MÜLLER-KÖGKER und ZIMMERMANN (1980) behielten Sporen von M. anisopliae, B. bassiana und B. brongniartii bei 4°C ihre Keimfähigkeit im Verlauf einer dreijährigen Lagerung. DAOUST und ROBERTS (1983) erzielten für M. anisopliae ein von Luftfeuchtigkeit und Temperatur in gleichem Maße abhängiges Lagerverhalten. Nach einer 24-monatigen Lagerung waren die Sporen noch zu 90% bzw. 66% keimfähig, wenn sie bei 19°C und 97% r.F. bzw. bei 4°C und 0% r.F. aufbewahrt wurden.

In verschiedenen Untersuchungen (FARGUES et al.1983; DAOUST et al. 1983; FENG et al. 1994) wurde der Einfluß der Formulierungsbestandteile auf Keimungsraten von Sporen entomopathogener Pilze nachgewiesen.

Die vorliegenden Untersuchungsergebnisse bestätigen die Angaben von DAOUST und ROBERTS (1983) einer vorrangig von Umweltbedingungen verursachten Wirkung auf das Keimungsverhalten gelagerter Konidien, belegen jedoch auch die Einflüsse der Formulierungsbestandteile. Die Versuchsergebnisse verdeutlichen weiterhin, daß selbst bei Verwendung der günstigsten Sporenformulierungen und Temperaturstufen eine Lagerdauer von neun Monaten nicht überschritten werden sollte. Für B.ba.56 und M.a.110 führte die Lagerung der Konidien als Wasserformulierung zu dem schnellsten Verlust an Keimfähigkeit. Ein von DAOUST et al. (1983) beobachteter besonders negativer Einfluß pflanzlicher Öle auf die Keimfähigkeit gelagerter Konidien von M. anisopliae wurde nicht festgestellt.

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Die Wirkungsdauer der inokulierten Infektionseinheiten wird maßgeblich von der Überlebensfähigkeit der Konidien im Lager bestimmt. FARGUES und ROBERT (1983b) wiesen für M. anisopliae eine vom Pilzstamm abhängige Umweltpersistenz. Die verwendeten Stämme verloren ihre Keimfähigkeit in einem Zeitraum von 6-21 Monaten.

Neben den herrschenden Temperatur- und Luftfeuchtigkeitsverhältnissen haben die zerstörerischen UV-Strahlen des Sonnenlichtes einen erheblichen Einfluß auf die Überlebensfähigkeit applizierter Pilzkonidien (IGNOFFO und HOSTETTER 1977; TANADA und FUXA 1987). Verschiedene Autoren (MÜLLER-KÖGLER 1965; TANADA und FUXA 1987; IGNOFFO et al. 1979) heben die Notwendigkeit eines Schutzes von Konidien vor der UV-Strahlung des Sonnenlichtes hervor, um ein zu schnelles Absinken der Keimfähigkeit zu vermeiden. Da vor der UV-Strahlung geschützt, konnte für insektenpathogene Pilze somit in Lagerräumen ein gutes Persistenzvermögen vermutet werden.

Mit Hilfe des verwendeten Versuchsaufbaus war es möglich, einen unter lagerähnlichen Umweltbedingungen sich vollziehenden Abbau der Vitalität applizierter Konidien nachzuweisen. Allerdings diente die Verwendung steriler Objektträger als Untergrund der Charakterisierung eines durch andere Mikroorganismen nicht beeinflußten Persistenzverhaltens.

M.a.110 und B.ba.56 wiesen unter konstanten Klimafaktoren ein hohe Umweltpersistenz auf, wenn die Konidien als Laktose-Sporenstaub oder als Wasser-Öl-Suspension formuliert wurden. Für B.ba.56 konnte ebenfalls bei der Verwendung reiner Konidien ein ähnlich gutes Persistenzverhalten festgestellt werden. Die Untersuchungsergebnisse belegen für die entsprechenden Formulierungen bei M.a.110 eine zehnmonatige und bei B.ba.56 eine elfmonatige Wirkungsdauer und somit die Effizienz für die Spanne einer Lagerperiode. Die sich im Verlauf dieser Zeit in etwa um die Hälfte reduzierende Keimfähigkeit kann durch eine entsprechende

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6.2. 6.2 Einsatzerprobungen entomopathogener Pilze

Durch das Fehlen von Schadschwellen im Vorratsschutz und der damit verbundenen Forderung nach Schädlingsfreiheit richteten sich bisher sämtliche Strategien auf die Einhaltung einer entsprechenden Prophylaxe und die Durchführung hoch wirksamer Bekämpfungsmaßnahmen, die in der Regel in der Begasung bestehen. Der Einsatz geeigneter Pilzpräparate im Vorratsschutz findet seine Effektivität besonders dort, wo die konventionellen Bekämpfungsmaßnahmen nicht oder sehr begrenzt praktikabel sind. So sind gasdichte Konstruktionen meist für traditionelle Läger in den Tropen und Subtropen nicht realisierbar. Begasungen sind jedoch auch in gemäßigten Breiten in bestimmten Bereichen des Transportes, der Weiterverarbeitung und des Handels gefährdeter Produkte nicht durchführbar.

Bei der Anwendung entomopathogener Pilze zum Schutz gelagerter Güter ist man gezwungen, den besonderen Anforderungen an die Lagerhygiene sowie den Ansprüchen der Verbraucher Rechnung zu tragen.

Einsatzmöglichkeiten entomopathogener Pilze im Vorratsschutz

Aufbauend auf den Untersuchungsergebnissen, welche das Zusammenwirken der Erreger und der Schädlinge unter Lagerbedingungen charakterisieren, wurden mit Hilfe von Versuchen im Labor und Mottenflugkäfigen unter praxisnahen Bedingungen mögliche Einsatzgebiete ausgearbeitet.

Die verschiedenen Entwicklungsstadien vorratsschädlicher Motten sind im Vorratslager sowohl direkt im Lagergut als auch als Ei, Eilarve, verpuppungsreife Wanderlarve oder Imago an Wänden, Fugen oder Verpackungen anzutreffen. Um eine Kontamination von gelagerten Lebensmitteln mit Pilzsporen so weit wie möglich zu vermeiden, zielten die durchgeführten Untersuchungen vorrangig auf die Bekämpfung sich außerhalb des Lagerguts aufhaltender Entwicklungsstadien ab. Unter diesen Bedingungen sind entomopathogene Pilze für eine biologische Bekämpfung von besonderem Interesse, da sie die Fähigkeit besitzen, mehrere Entwicklungsstadien befallen zu können und darüber hinaus unter den Entomopathogenen als einzige in

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Die sukzessive Behandlung von kopulierenden Weibchen, deren abgelegten Eier und der schlüpfenden Eilarven wirkte sich dämpfend auf die Populationsentwicklung von Dörrobstmotten aus. Die Untersuchungsergebnisse belegen jedoch auch eine ungenügende Wirkung, wenn die Pilzbehandlung auf ein einzelnes Entwicklungsstadium beschränkt bleibt. So führte eine Inokulation der Pilze bei jungen Dörrobstmottenweibchen zum Zeitpunkt der Kopulation auch mit einer hohen bekämpfungswirksamen Menge an Konidien nicht zu der erwünschten Verpilzung der Imagines noch vor oder zu Beginn der Eiablage, da diese in den meisten Fällen bereits innerhalb der folgenden 24 Stunden einsetzt. Dem Einsatz entomopathogener Pilze gegen kopulierende Weibchen mußten somit weitere Bekämpfungsmaßnahmen folgen, um einen entsprechenden Behandlungserfolg sicherzustellen. In diesem Zusammenhang ist die Bekämpfung der Eier und Eilarven zu sehen, die im Verlauf der Untersuchungen mit M.a.110, B.ba.56 und Paec.f.10 erfolgte. Die Eiablage auf kontaminiertem Untergrund führte neben der Verpilzung eines Teils der Eier vor allem zu einer Dezimierung schlüpfender Eilarven, die unter sämtlichen Entwicklungsstadien der Dörrobstmotte die größte Anfälligkeit aufweisen.

Der beschriebene Modellversuch mit Pilz behandelten Verpackungen war so angelegt, daß sich im Ergebnis der Abschlußbonitur vordergründig die Wirkung der virulenten Pilzstämme M.a.110 und B.ba.56 auf die Eier und das schlüpfenden L₁-Stadium widerspiegelt. Eine während der Eiablage erfolgende Infektion der Weibchen hätte aufgrund der verspäteten Wirkung mit großer Wahrscheinlichkeit nur geringen Einfluß auf die Befallsstärke.

Von praktischem Interesse war, inwieweit eine oberflächliche Behandlung von Verpackungsmaterial in der Lage ist, gelagerte Güter vor einem Befall durch vorratsschädliche Motten zu bewahren. Die Möglichkeit, verpackte Ware mit Hilfe biologischer Antagonisten zu schützen, wurde bereits von CLINE und PRESS (1990) sowie PRESS und MULLEN (1992) hervorgehoben.

Die Ergebnisse zeigen eine deutliche Reduzierung der Schaderregerpopulation und bestätigen für beide Pilzstämme die praktische Anwendbarkeit unter lagerähnlichen Praxisbedingungen.

Die Untersuchungsergebnisse verdeutlichen darüber hinaus einen Bekämpfungseffekt bei App-likation einer konidienfreien Telmionlösung. Nach HOPPE (1981) bilden ölhaltige Substanzen

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Verschiedene Autoren (STEINHAUS 1954; TANADA und FUXA 1987) stellten aufgrund eines gehäuften Kontaktes zwischen infizierten und gesunden Wirtstieren eine ansteigende Wirkung von Pilzbehandlungen bei hohen Schaderregerdichten heraus.

Aus dem ermittelten Befallsgrad zum Zeitpunkt der Abschlußbonitur läßt sich ein von der Schädlingsdichte verursachter Effekt auf die Wirksamkeit der verwendeten Pilzpräparate ableiten. Insgesamt ist jedoch von einem erhöhten Bekämpfungserfolg nur bei einer geringen Schädlingsdichte auszugehen. Der Einsatz von entomopathogenen Pilzen zum Schutz verpackter Ware bietet sich somit in Bereichen an, in denen die Güter nur über einen kurzen Zeitraum gelagert werden und der Aufbau hoher Schädlingsdichten nicht möglich ist, wie z. B. bei der Aufbewahrung weniger gut lagerbarer Produkte oder im Handel. Die Behandlung von Verpackungen setzt in jedem Fall mit Notwendigkeit die Einlagerung befallsfreier Ware voraus.

Bei manchen gelagerten Produkten, bei denen durch Reinigungs- oder Verarbeitungsmaßnahmen eine Beseitigung der Pilzpräparate weitgehend möglich ist, beispielsweise bei Getreide oder ungeschälten Nüssen, wäre eine direkte Behandlung mit nachweislich für den Menschen harmlosen Mitteln vertretbar. Dies gilt auch für Vorratsgüter, in denen die Anwesenheit von für Warmblüter unbedenklichen Pilzen an sich kein Hinderungsgrund darstellt, wie z.B. bei Futtergetreide oder Saatgut.

Für die Ermittlung der Wirksamkeit auf die Lagergutoberfläche applizierter Konidien erwies sich die gewählte Versuchsdurchführung als praktikabel und führte aus statistischer Sicht zu aussagekräftigen Ergebnissen.

Die Ergebnisse der auf die Oberflächenbehandlung ausgerichteten Versuchsanstellung lassen sich im einzelnen wie folgt interpretieren:

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Oberflächlich applizierte Konidien führen in erster Linie zu einer Dezimierung von Eiern und schlüpfenden Eilarven. Ältere Larvenstadien werden dadurch kaum noch erfaßt. Mit Hilfe des gewählten Versuchsaufbaus konnten jedoch keine Aussagen über die Wirksamkeit einer Oberflächenapplikation auf die Eier und das schlüpfende L₁-Stadium gemacht werden, wenn die Eiablage in tieferen Subtratschichten erfolgt. Untersuchungen von SCHMIDT (1982) belegten für die Dörrobstmotte je nach Getreideart Ablagetiefen bis 10 cm. Nach SCHMIDT und WOHLGEMUTH (1979) kann bei einer Oberflächenbehandlung mit Insektiziden oder Mikroorganismen, die vorrangig ausschlüpfende Eilarven bekämpfen, eine Einarbeitung des Mittels in die obere Substratschicht bis 15 cm einen ausreichenden Bekämpfungseffekt gewähren.

Die Schlupftermine der Imagines verdeutlichen eine erhebliche Wirkung oberflächlich applizierter Pilzsporen auf sich langsamer entwickelnde Wirtstiere. Es ist zu vermutet, daß insbesondere eine schnelle Entwicklung von Eiern und Larven des L₁-Stadiums einer erfolgreichen Pilzinfektion entgegenwirken kann.

Zu einer Infektion von Imagines kommt es, wenn die geschlüpften Falter das Lagergut verlassen und bei der Passage der obersten Substratschicht mit den Konidien in Berührung kommen.

Häufig weisen frisch aus der Puppe geschlüpfte Insekten noch kein vollständig ausgeprägtes sklerotisiertes Exoskelett auf und sind gegenüber einer Perkutaninfektion durch Pilze anfälliger (MÜLLER-KÖGLER 1965; BECK 1996).

Durch die Kontamination der Substratoberfläche mit M.a.110 kam es bei 59% der Dörrobstmotten-Imagines nach Verlassen des Substrates zu Verpilzungen. Die frühe Infektion bewirkte ein Absterben von Weibchen vor oder während der Ovipositionszeit und hatte somit auch Auswirkungen auf deren Fekundität. Ein darüber hinaus gehender Effekt auf die Eimortalität der Nachfolgegeneration wurde hingegen nicht festgestellt. Selbst nachweislich durch den Pilz infizierte Weibchen brachten entwicklungsfähige Eier hervor.

Der besondere Aspekt einer Beimischung hoch virulenter Pilze zum Brutsubstrat ergibt sich aus der Bekämpfung sämtlicher Entwicklungsstadien einer Dörrobstmotten-Population. Wegen der potentiellen Erfaßbarkeit sämtlicher Individuen durch die pilzlichen Antagonisten erlaubt

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Die vorliegenden Untersuchungen lassen prinzipiell bei allen getesteten Pilzstämmen eine im Vergleich zur Oberflächenbehandlung erhöhten Wirksamkeit erkennen. Eine vollständige Bekämpfung konnte jedoch nicht erzielt werden. Die Durchmischung von Brutsubstrat mit Pilzsporen führte somit nicht zu der gewünschten Unterbrechung des Populationsaufbaus, könnte diesen jedoch erheblich verlangsamen.

Aus den ermittelten Schlupfraten läßt sich die antagonistische Wirksamkeit der applizierten Pilze gegenüber einer gesamten Generation des Schädlings ableiten, ohne die besondere Wirkung auf ein bestimmtes Entwicklungsstadium hervorzuheben. Da die empfindlichen Eilarven sich häufig direkt im Anschluß an den Schlupf in größere Substratteile einfressen, ist zu vermuten, daß ein Teil von ihnen nicht mit einer ausreichenden Konidienmenge in Kontakt kommt und überlebt. Ältere Larven, deren erhöhte Widerstandsfähigkeit nachgewiesen wurde, werden jedoch nicht vollständig durch die Pilze erfaßt. In diesem Zusammenhang sind auch die erhöhten Wirkungsgrade bei der Verwendung von kontaminiertem Mandelmehl zu sehen. Andererseits vermutet HOPPE (1981) bereits eine durch den Zerkleinerungsprozeß ölhaltiger Produkte hervorgerufene Bekämpfungswirkung. Gemahlene Mandeln und Haselnüsse erwiesen sich für die Entwicklung von P. interpunctella als sehr ungünstiges Medium. Ungemahlen boten sie den Dörrobstmottenlarven hingegen einen nahezu optimalen Gehalt an Nährstoffen. Es wurde angenommen, daß das Öl aus den durch den Mahlprozeß zerstörten Zellen austritt und von den abgelegten Eiern aufgenommen wird, welche anschließend zum großen Teil ersticken.

Die Möglichkeiten, vorratsschädliche Motten mittels pheromonbeköderter Trichterfallen in größerem Umfang abzufangen oder durch eine Kombination aus TDA-Pheromon mit chemischen Insektiziden zu dezimieren, wurden von verschiedenen Autoren untersucht (TREMA-TERRA 1988; TREMATERRA 1990; TREMATERRA und BATTAINI 1987; TREMATER-RA und CAPIZZI 1991). Andererseits zeigen Dörrobstmottenweibchen ein ausgeprägtes positiv anemotaktisches Verhalten bei Vorhandensein bestimmter Aromastoffe (HOPPE 1981), die insbesondere durch das Rösten von Mandeln oder Haselnüssen entstehen (TAKEI et al. 1974).

Die vorliegenden Untersuchungsergebnisse belegen grundsätzlich für geröstete Mandeln eine starke ölfaktorische Lockwirkung auf Dörrobstmottenweibchen, die auch nach einer Behandlung des Brutsubstrates mit Pilzsporen erhalten bleibt. So entwickelten sich in verpacktem Mandelbruch weniger Dörrobstmottenlarven, wenn gleichzeitig als Alternativsubstrat Pilz be

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Nach VAIL et al. (1993) stellen die mit Hilfe des TDA-Pheromons erzielten Infektionen bei Dörrobstmotten eine sinnvolle Ergänzung mikrobieller Bekämpfungsstrategien dar.

Die bereits von FOOTT (1976), KELLEN und HOFFMANN (1987) sowie VAIL et al. (1993) durchgeführte Methode, mittels fluoreszenzmikroskopischer Untersuchungen den Nachweis auf dem Integument anhaftender Partikel zu führen, stellte sich als geeignet heraus. Zur Sichtbarmachung der Konidienpräparate erwies sich eine Anfärbung mit Acridinorange als brauchbar.

Die Dörrobstmotte ist außerhalb der gelagerten Ware vor allem als Imago präsent. Vorherige Untersuchungen ließen eine Wirkung auf die Fekundität Pilz behandelter Weibchen nur dann erkennen, wenn die Inokulation der Konidien spätestens zum Zeitpunkt der Kopulation erfolgte. Mit Hilfe des gewählten Versuchsaufbaus, einer Kombination angefärbter Konidien und dem Pheromonlockstoff TDA bei simultaner Freilassung der männlichen und weiblichen Motten, konnten bei über 50% der untersuchten Dörrobstmottenweibchen anhaftende Sporen nachgewiesen werden. Bei VAIL et al. (1993) wurden 83% der Weibchen mit einem Granulosevirus befallen, wenn die Männchen 24 h zuvor freigelassen wurden. Erfolgte die Freilassung hingegen gleichzeitig, wurden die Erreger nur bei 16% der Weibchen nachgewiesen. Die Inokulationsrate der Männchen betrug 87% bzw. 79% und lag damit etwas unter den Resultaten von VAIL et al. (1993).

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Die Untersuchungen der Pilze im Zusammenhang mit verschiedenen Infektionsparametern sowie die praxisnahen Einsatzerprobungen zeigten insgesamt, daß die Bekämpfung vorratsschädlicher Motten in Lägern grundsätzlich möglich ist. Die Vorteile dieser Methode liegen vor allem in der Bekämpfbarkeit mehrerer Entwicklungsstadien, im Persistenzverhalten der applizierten Konidienpräparate und der damit verbundenen anhaltenden Wirksamkeit, in der einfachen Herstellbarkeit wirksamer Formulierungen sowie in der Vielseitigkeit möglicher Anwendungstechnologien im Lager. Nachteilig für den Einsatz entomopathogener Pilze in Lebensmittellägern kann sich die Virulenzinstabilität der Stämme auswirken. Die mögliche Kontaminierung des Lagergutes mit Pilzsporen sowie die bisher noch nicht endgültig geklärte Unbedenklich für Warmblüter und die damit verbundenen Risiken für Anwender und Verbraucher stellen bisher die wichtigsten Hindernisse für eine Nutzung im Vorratsschutz dar.

Risiken des Einsatzes entomopathogener Pilze im Vorratsschutz

Das Ausbringen von pathogenen Mikroorganismen im Lager ist mit Problemen verbunden, die über die üblichen Schwierigkeiten einer mikrobiellen Schädlingsbekämpfung hinausgehen.

Zum einen kann es auch bei nachweislich sehr niedrigen Toxizität für Warmblüter zu einer geringen Akzeptanz für die eingesetzten Pilze bei Verbrauchern und damit zum Verlust an Renommee führen, da nicht auszuschließen ist, daß abgestorbene und teilweise verpilzte Schädlinge in das Vorratsgut gelangen. Eine Bekämpfung mit entomopathogenen Pilzen bietet sich vor allem in Bereichen an, in denen diesbezüglich der Verbraucher geringere Anforderungen an die Ware stellt und gleichzeitig ein Einsatz chemischer Insektizide nicht erwünscht ist, z.B. bei Waren aus biologisch-dynamischem Anbau.

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M. anisopliae wurde bisher aus mykologisch-medizinischer Sicht am intensivsten untersucht. Zahlreiche Versuche bestätigten einheitlich dem Pilz eine Unbedenklichkeit für Mensch, Säugetier und Pflanze (SCHAERFFENBERG 1968; STAIB 1988; SHADDUCK et al. 1982; ZIMMERMANN 1992). Da es darüber hinaus bei Arbeiten mit diesem Pilz im Labor und im Freiland keine Nebenwirkungen auf den Mensch beobachtet wurden, geht ZIMMERMANN (1992) von einem typischen Insektenpathogen aus, welches für den Menschen gefahrlos ist. Auch B. bassiana, B. brongniartii und Verticillium lecanii gehören nicht zum Spektrum humanpathogener Pilze (MÜLLER-KÖGLER 1967; ZIMMERMANN 1980; ZIMMERMANN 1986). Aussagen über die Unbedenklichkeit weiterer entomopathogener Pilze sind derzeit kaum möglich, da der bisherige Stand der medizinisch-mykologischen Forschung für eine abschließende Beurteilung nicht ausreicht. Aus allergologischer Sicht kann jedoch jeder Pilz von Interesse sein (GRAVESEN 1979).

Für die Einschätzung entomopathogener Pilze als mögliche Antagonisten von Lager-schädlingen ist außerdem deren genetische Variabilität zu berücksichtigen. Die Ergebnisse bestätigen, daß neben den Virulenzeigenschaften der Pilze auch die Temperaturansprüche stamm-abhängig sein können. SCHAERFFENBERG (1968), ZIMMERMANN (1982b) und ZIMMERMANN (1994) wiesen für verschiedene entomopathogene Pilze Isolate nach, die auch bei Warmblütertemperatur (36-37°C) noch keimten und wuchsen. Der Nutzung von neu gefundenen Isolaten muß deshalb stets eine Untersuchung aus medizinisch-mykologischer Sicht vorausgehen, welche eine allergologische Beurteilung der entsprechenden Präparate beinhaltet.

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