Welchen Nutzen haben arbuskuläre Mykorrhizapilze?

Unter den Mykorrhiza-Symbiosen ist die arbuskuläre Mykorrhiza im Vergleich zu anderen Arten von Mykorrhiza-Beziehungen eine der ältesten und am weitesten verbreiteten. Arbuskuläre Mykorrhizapilze spielen eine Schlüsselrolle in der Landwirtschaft, indem sie symbiotische Beziehungen mit Pflanzenwurzeln eingehen. Diese Pilze tragen dazu bei, die Bodenstruktur und Fruchtbarkeit zu verbessern, die Nährstoffaufnahme der Pflanzen zu erhöhen und ihre Widerstandsfähigkeit gegen Krankheiten und Umweltstress zu verbessern.

Arbuskuläre Mykorrhiza trägt auch zur allgemeinen Gesundheit und Produktivität landwirtschaftlicher Nutzpflanzen bei und macht sie zu einem wichtigen Bestandteil nachhaltiger landwirtschaftlicher Praktiken. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass die Verwendung arbuskulärer Mykorrhiza als Biodünger den Bedarf an chemischen Düngemitteln und Pestiziden verringert und so ökologische und kostengünstige landwirtschaftliche Praktiken fördert.

Arbuskuläre Mykorrhiza und stickstofffixierende Rhizobium-Bakterien aus der Luft können synergetisch wirken, um die Pflanzenproduktivität zu stimulieren, indem sie der Pflanze verschiedene limitierende Nährstoffe zuführen.

Nährstoffaufnahme

Arbuskuläre Mykorrhizapilze gehen symbiotische Beziehungen mit den Wurzeln der meisten Nutzpflanzen ein, verbreiten ihr Myzel sowohl in den Pflanzenwurzeln als auch im Boden und vergrößern die Oberfläche für die Nährstoffaufnahme. Dies kann die Fähigkeit der Pflanze erhöhen, essentielle Nährstoffe wie Phosphor, Stickstoff und Mikronährstoffe aufzunehmen. Die Aufnahme mineralischer Nährstoffe aus dem Boden durch Pflanzen wird maßgeblich durch gegenseitige Assoziationen mit Mykorrhizapilzen unterstützt.

Eine erhöhte Nährstoffaufnahme und eine verbesserte Stresstoleranz sind einige der Mechanismen, durch die arbuskuläre Mykorrhizapilze die Pflanzenproduktivität steigern können. Arbuskuläre Mykorrhiza funktioniert wahrscheinlich besser in konservativer, weniger intensiver Landwirtschaft, wo sie Folgendes unterstützt:

• erhöhte Pflanzenproduktivität aufgrund der Aufnahme von mehr N, P und anderen weniger mobilen Nährstoffen
• erhöhte Wasseraufnahme und Wasserspeicherkapazität, was zu einer Trockenheitstoleranz führt
• erhöhte Toleranz gegenüber anderen abiotischen Belastungen wie Bodensalzgehalt, Schwermetalltoxizität usw.
• Überwindung biotischer Belastungen und biologischer Schutz vor Krankheitserregern
• Verbesserung der Bodenqualität
• erhöhte Pflanzenvitalität und -ertrag, was zur Produktion sicherer und qualitativ hochwertiger Lebensmittel führt, die die menschliche Gesundheit unterstützen können

Die Wurzelbesiedlung durch arbuskuläre Mykorrhizapilze erhöht die Wachstumsleistung der Pflanzen. Extraradikale Hyphen arbuskulärer Mykorrhizapilze können das Bodenvolumen über die Zone hinaus erreichen, in der die Pflanze über die Wurzeln keine Nährstoffe und Wasser mehr erreichen kann, und können bis zu 8 cm von der Wurzeloberfläche entfernt sein. 1 g Boden enthält bis zu 200 m Pilzhyphen, wodurch die Oberfläche für die Aufnahme immobiler Nährstoffe, insbesondere P, N und Cu, deutlich vergrößert wird. Extraradikale Hyphen erweitern dadurch die Rhizosphärenzone. Darüber hinaus sind Pilzhyphen viel dünner als Wurzeln und können daher in kleinere Poren eindringen und bei Trockenheit Wasser entziehen. Es verbessert auch die Effizienz des Nährstoffkreislaufs und reduziert Nährstoffverluste aus dem Boden-Pflanzen-System, was eine ausreichende Nährstoffverfügbarkeit in unfruchtbaren oder weniger fruchtbaren Böden gewährleistet.
Arbuskuläre Mykorrhiza könnte daher in der Lage sein, den reduzierten Eintrag von Mineraldüngern und Pestiziden in organische Systeme zu ersetzen und gleichzeitig die Produktivität im Bereich von mehreren zehn Prozent zu steigern, indem sie mehr Stickstoff, Phosphor und andere weniger mobile Nährstoffe für die Pflanzen erhält.

Dürreresistenz

Arbuskuläre Mykorrhizapilze können die Pflanzentoleranz gegenüber Trockenstress verbessern, indem sie die Bodenstruktur verbessern, die Wasseraufnahme erhöhen und die Wasserretention im Boden verbessern.
Extraradikale Pilzmyzelien arbuskulärer Mykorrhizen können die Bildung wasserstabiler Bodenaggregate erleichtern, die für die Wasserspeicherung im Boden und die Aufrechterhaltung der Bodenfruchtbarkeit von entscheidender Bedeutung sind. Eine erhöhte Bodenstabilität verbessert die Wasserspeicherkapazität, reduziert Bodenerosion und den Verlust von Nährstoffen und organischer Substanz. Diese verbesserte Bodenstruktur trägt zur Aufrechterhaltung einer hohen mikrobiellen Aktivität bei, beschleunigt den biologischen Abbau schädlicher Substanzen und erhöht letztendlich die Lebensmittelsicherheit.

Resistenz gegen biotischen und abiotischen Stress

Mykorrhizapilze haben auch positive Auswirkungen auf die Pflanzenphysiologie und lindern häufig Pflanzenstress, der durch biotische und abiotische Faktoren verursacht wird. Arbuskuläre Mykorrhiza können die Synthese pflanzlicher Sekundärmetaboliten stimulieren, die für die Erhöhung der Pflanzentoleranz gegenüber abiotischem und biotischem Stress wichtig sind. Eine Pflanze, die mit einer vielfältigen Gemeinschaft symbiotischer Pilze assoziiert ist, kann durch die Erhöhung der Aktivität antioxidativer Enzyme eine Art Versicherung gegen Schwankungen des physiologischen Status haben. Arbuskuläre Mykorrhiza lindert oxidativen Stress, indem sie das Antioxidationssystem der Pflanze stimuliert, was es den Pflanzen ermöglicht, unter Stress besser zu wachsen und zu einem besseren Wachstum sowohl unter normalen als auch unter Stressbedingungen beiträgt.

Krankheitsresistenz

Es wurde gezeigt, dass einige arbuskuläre Mykorrhizapilze die Pflanzenresistenz gegenüber bestimmten bodenbürtigen Krankheitserregern erhöhen, indem sie mit den Krankheitserregern um Platz und Nährstoffe konkurrieren oder eine systemische Resistenz in der Wirtspflanze induzieren. Arbuskuläre Mykorrhizapilze können die Resistenz oder Toleranz der Wirtspflanze gegenüber wurzelschädigenden Krankheitserregern erhöhen. Die wichtigsten indirekten Mechanismen im Zusammenhang mit der bioprotektiven Rolle arbuskulärer Mykorrhiza bei Pflanzenwurzelkrankheiten sind:

• arbuskuläre Mykorrhiza verbessert die Versorgung der Pflanzen mit mineralischer Nahrung, was zu einer Erhöhung der Pflanzenresistenz und -toleranz führt
• arbuskuläre Mykorrhiza verursacht Veränderungen in der Wurzelarchitektur, wie z. B. eine Zunahme der Anzahl seitlicher Äste und eine verstärkte Verholzung der Zellwand
• der Erreger dringt niemals in Zellen ein, die Arbuskeln enthalten
• arbuskuläre Mykorrhiza aktiviert pflanzliche Abwehrreaktionen

Arbuskuläre Mykorrhiza kann als Bioregulator wirken, der Wirtspflanzen ein gesünderes Wachstum ermöglicht und die Menge und Häufigkeit der Anwendung von Pestiziden und anderen umweltschädlichen Agrochemikalien verringert. Diese biologischen Prozesse schützen Pflanzen vor bodenbürtigen Krankheitserregern, helfen bei der Entfernung von Schadstoffen und reduzieren die Pestizidausbringungsrate durch eine erhöhte Widerstandsfähigkeit der Pflanzen gegen Krankheitserreger. Der Einsatz arbuskulärer Mykorrhizapilze als sicheres und nachhaltiges Biostimulans und Bioschutzmittel ist eine vielversprechende Alternative, da es die Umwelt nicht belastet, was zu einer nachhaltigen Lebensmittelproduktion führt.

Nachhaltigkeit der landwirtschaftlichen Produktion

Der Einsatz arbuskulärer Mykorrhizapilze in der Landwirtschaft kann den Bedarf an chemischen Düngemitteln und Pestiziden verringern und so nachhaltigere landwirtschaftliche Praktiken fördern.

Insgesamt kann das Vorkommen arbuskulärer Mykorrhizapilze in landwirtschaftlichen Ökosystemen zu höheren Pflanzenerträgen, einer verbesserten Bodengesundheit und geringeren negativen Umweltauswirkungen der intensiven Landwirtschaft führen. Sie wirken als Biodünger, Bioherbizide und Biopestizide, die die negativen Auswirkungen chemischer Einträge minimieren und anschließend die Menge und Qualität der produzierten Lebensmittel erhöhen. Unter allen Bodenmikroorganismen sind Mykorrhizapilze wohl die vielversprechendsten.