Blattfraß: Großflächige Schädigungen der Zuckerrübe durch den Rübenderbrüsselkäfer (Asproparthenis punctiventris). Kreisbild: Metarhizum brunneum mumifizierter Derbrüssler.

© Zottele Maria, Leopold-Franzens Universität Innsbruck

CURCUCONT

Allgemeine Projektinformationen

Titel (deutsch)

Ganzheitliche Rübenderbrüssler Bekämpfung im Zuckerrübenbau mit dem entomopathogenen Pilz Metarhizium brunneum

Titel (englisch)

Potential of the entomopathogenic fungus Metarhicium brunneum for the biological control of the sugar beet weevil Bothynoderes punctiventris

Schlagwörter (deutsch)

Bothynoderes punctiventris, Metarhizium brunneum, Zuckerrübe

Projektleitung

Hermann Strasser

Forschungseinrichtung

Leopold-Franzens Universität, Innsbruck

Finanzierungspartner

Bundesministerium für Nachhaltigkeit und Tourismus
Bundesministerium für Landwirtschaft, Regionen und Tourismus

Projektnummer

101445

Projektlaufzeit

-

Projektziele

In Ermangelung an wirksamen, umweltfreundlichen, zugelassenen chemischen Insektiziden, soll eine ganzheitliche, direkte Bekämpfung bzw. der Populationskontrolle sowohl der Rüsselkäferlarven als auch der adulten Käfer mit dem biologischen Wirkstoff M. brunneum (GranMetTM)-Pilzgerste bzw. wasserdispergierbarem Sporenprodukt (beide Produkte von der Firma Agrifutur s.r.l.) ausgetestet werden. Mit einem mehrjährigen Monitoring soll abgesichert werden, dass die Bothynoderes – Population in den Behandlungsflächen unter der wirtschaftlichen Schadschwelle gehalten werden kann. Es soll besonders auch das Hauptaugenmerk auf
i) die Austestung von neuen Pilz-Dipersionsformulierungen gerichtet sein, welche im Projekt INBIOSOIL (FP7-ENV-2011-3.1.9.-1; No. 282767) und DIACONT (BMLFUW 101111) entwickelt wurden;
ii) zusätzlich sollen die Versuche zur Präventionswirkung des entomopathogenen Pilzes BIPESCO 5, formuliert auf steriler Gerste, fortgeführt und ausgedehnt werden. Dazu sollen stark befallene Zuckerrübenfelder mit dem Produkt GranMetTM behandelt werden und
iii) soll auf Grundlage von Sprühversuchen mit dem entomopathogenen Pilz M. brunneum (BIPESCO 5) die oberirdische Käferbehandlung auf Praxistauglichkeit entwickelt werden (Laboraustestungen und in-situ Feldapplikationen – Applikation mit Sattelspritzgerät; Persistenzuntersuchung von Metarhizium auf Blattoberfläche zur Bestimmung optimaler Applikationszeitpunkte bzw. –Häufigkeit). Sollte sich erhärten, dass M. brunneum tatsächlich Populationsregulierend auf den Rübenderbrüssler wirkt, sollte es keine Schwierigkeit sein, auf Grundlage der EU-Verordnung (1107/2009), in naher Zukunft ein registriertes Metarhizium-Präparat auf den Markt zu bringen.
Mit einem mehrjährigen Monitoring soll nun bestätigt werden, dass sich in den Behandlungsflächen die Derbrüsselkäfer-Population unter der wirtschaftlichen Schadschwelle gehalten werden kann.

Einsatz von Metarhizium spp. auf Blattoberflächen
Bekanntlich kann Metarhizium, primär ein typischer Bodenpilz, auch auf Blattoberflächen und bei pflanzensaugenden Insekten als indigenes Pathogen nachgewiesen werden. Seit wenigen Jahren werden bereits Metarhizium Dispersionsformulierungen gegen Blattschädlinge (z.B. Spittlebugs, Termiten, Blattläuse, Thrips) mittels Sprühapplikation auf Kulturpflanzen geprüft bzw. angewendet (VEGA et al. 2009, STRASSER et al. 2017, MWEKE et al, 2018). Es besteht großes Interesse an der Verbesserung der Formulierungs- und Anwendungstechnologien in der Blattspritzanwendung (BUTT 2002). So wird beispielsweise der Einsatz von Additiven wie Haftmittel in Sporensuspensionen für die Sprühanwendung empfohlen, um hohe Sporenkonzentrationen auf Blattoberflächen und damit eine gute Persistenz auf den Pflanzen zu gewährleisten (INGLIS et al. 2001). Notwendige Informationen bezüglich Umwelt- und Blattpersistenz von M.spp. sollen erarbeitet werden und sind somit auch Gegenstand unserer Untersuchungen.

BUTT, T. M. (2002): Use of entomogenous fungi for the control of insect pests. In: The Mycota XI, Agricultural Applications.
INGLIS G.D., GOETTEL M.S., BUTT T.M. & STRASSER H. (2001): Use of hyphomycetous fungi for managing insect pests. 23-69.
MWEKE, A., ULRICHS, C., NANA, P., AKUTSE, K. S., FIABOE, K. K. M., MANIANIA, N. K., & EKESI, S. (2018): Evaluation of the Entomopathogenic Fungi Metarhizium anisopliae, Beauveria bassiana and Isaria sp. for the Management of Aphis craccivora (Hemiptera: Aphididdae). Journal of Economic Entomology, 111(4), 1587–1594.
Strasser, H., Rauch, H. & Zelger, R. (2017): Biological control of adult Diabrotica - Spray experiments with Metarhizium brunneum strain BIPESCO 5 under real farm conditions. IOBC wprs Bulletin 129, 84-87.
VEGA, F.E., GOETTEL, M.S., BLACKWELL, M., CHANDLER, D., JACKSON, M.A., KELLER, S., KOIKE, M., MANIANIA, N.K., MONZON, A., OWNLEY, B.H., PELL, J.K., RANGEL, D.E.N. & ROY, H.E. (2009): Fungal entomopathogens: new insights on their ecology. Fungal Ecology, 2: 149-159.

Praxisrelevanz

Ausgewiesene landwirtschaftliche Ackerflächen sind seit geraumer Zeit besonders vom endemischen Rübenderbrüssler (Bothynoderes punctiventris) bedroht und sollen durch den Einsatz von M. brunneum BIPESCO 5, insektizider Wirkstoff des Produktes GranMetTM-Pilzgerste, sowie einer möglichen Sporenformulierung, welche von der Firma Agrifutur bereitgestellt werden soll, nachhaltig und umweltschonend bekämpft werden. Auch die Kombination mit anderen Pflanzenschutzmitteln (d.h. biologisch oder chemischer Produkte) bzw. Bekämpfungsstrategien soll im Fokus einer erfolgreichen Bekämpfung der Rübenderbrüssler – Larven und Käfer stehen und geprüft werden. In Vorgänger-Studien konnte gezeigt werden, dass Metarhizium in Gegenwart eines schwachdosierten chemischen Insektizides eine zufriedenstellende hohe Wirksamkeit bei Rüsselkäferarten erzielen konnte (Ausnutzung synergistischen Wirkungen!).

Die genauere Erforschung von Möglichkeiten der biologischen Schädlingsbekämpfung für Bothynoderes punctiventris bzw. des Schutzes der Zuckerrübe vor Käfer- und Larvenfraß soll dazu beitragen, der Landwirtschaft ein breiteres Instrumentarium zur Verfügung zu stellen, welches mehrere alternative biologische Bekämpfungsmethoden auf Grundlage von M. brunneum umfasst, die im Bedarfsfalle einsetzbar wären. Die Fokussierung der Bekämpfung auf nur eine Methode ist besonders gegenüber dem Derbrüsselkäfer ein riskantes Unterfangen, da dieser flexibel reagiert und dazu neigt, Resistenzen gegen Wirkstoffe und Methoden auszubilden. Darüber hinaus stellt der im Projekt zu erforschende natürliche Antagonist in Kombination mit IPM - Methoden einen wichtigen elementaren Baustein dar, die auch bei weiteren Problemschädlingen in Zukunft zur Anwendung gelangen könnten.

Berichte

Abschlussbericht

CURCUCONT IPM Maßnahmen: Die Projektjahre 2019 und 2020 begannen für die Landwirte wenig verheißungsvoll, denn es konnten zahlreiche Derbrüssler-Hotspots durch ein aufwendiges Screening nachgewiesen werden. Mit Hilfe der „AGRANA Eklektoren“ (Rübenderbrüssler-Fallen) konnte eine hohe Anzahl an Käfern - ab Zeitpunkt Eiablage - gezielt in den Eklektoren abgefangen werden. Ein repräsentatives Netz an Erhebungsstandorten mit Rüben-Anbauflächen aus dem Jahr 2019 zeigte uns einen nachhaltigen Rückgang an Käfern erst gegen Ende April 2020. Es war überraschend, wie lange und verstärkt Jungkäfer – trotz Einsatz von chemisch synthetischen Insektiziden vor Eiablage – aus diesen vorjährigen Rübenflächen austraten. Die von den Landwirten errichteten Fallrillen erwiesen sich als wenig beständig und konnten die Wanderung der Derbrüsselkäfer nicht verhindern. Eine Modifikation des Fallrillenpfluges führte zu einer deutlichen Verbesserung in der Ausformung und Haltbarkeit der Rillen. Unter Verwendung einer Kabelfräse konnte im Frühjahr 2021 zum ersten Mal gezeigt werden, dass an Standorten mit hohem Schädlingsdruck – aber nur in Verbindung mit weiteren IP-Maßnahmen - gute Wirkung erzielt werden konnte. Ganzheitliche Bekämpfung der Derbrüssler auf Dauerbeobachtungsflächen: Es wurden im Frühjahr und Herbst 2020 bzw. 2021 elf resp. fünf Ackerflächen in der Region Weinviertel, auf welche je 100 kg pro Hektar GranMet-P (Wirkstoff Metarhizium brunneum) appliziert wurden, bezüglich Metarhizium Abundanz beprobt. Die erwünschte Pilzdichte von 5.000 M. brunneum KBE g-1 TG Boden (Koloniebildende Einheiten pro Gramm Boden Trockengewicht) und mehr konnte meist schon nach der ersten Applikation des Pilz-Gerste Produktes GranMet-P erzielt werden, wobei auch eine hohe indigene Metarhizium Abundanz an allen Versuchsstandorten auffallend war. Die Genotypisierungs-Analysen bestätigten, dass sich der insektentötende Produktionsstamm BIPESCO 5 in den Behandlungsflächen etablieren konnte. Inundative Massenapplikation mit Metarhizium Dispersionsformulierung zur Käferbekämpfung: In einem randomisierten Wirkungsversuch konnten von 480 gezielt eingesetzten Rübenderbrüssel-Käfern, nach erfolgter Sprühbehandlung mit dem Pilz M. brunneum BIPESCO 5, nach 18 Stunden wieder 184 Käfer aufgesammelt werden (38 Prozent). Davon waren 53 Prozent dieser Käfer nach einer 14-tägigen Quarantäne-Haltung verpilzt. Neben unserem applizierten Produktionsstamm BIPESCO 5 konnten auch andere indigene entomopathogene Pilze der Gattung Beauveria, Isaria und Metarhizium bestimmt werden. Die Sprühbehandlung der Fallrillensysteme mit BIPESCO 5 Dispersionsformulierung führte ebenfalls zu einer hohen Pilzpersistenz von M. brunneum im Boden. Von über 300 adulten Käfern, welche unmittelbar nach Überwinden der applizierten Fallenrillen in der Nähe der Behandlungszone aufgesammelt wurden, konnte bei mehr als 16 Prozent aller vereinzelten und in Quarantäne gehaltenen Individuen eine Pilzmykose als Todesursache diagnostiziert werden. Bei mehr als 50 Prozent aller Metarhizium verpilzten Käfer konnte das applizierte BIPESCO 5 Pathogen nachgewiesen werden. CURCUCONT Schlussfolgerungen: In Ermangelung an zugelassenen, wirksamen und zudem umweltfreundlichen chemischen Insektiziden ist eine ganzheitliche, direkte Käfer-Bekämpfung mit biologischen Wirkstoffen gefordert. Alternativprodukte auf Basis von Metarhizium sind in Diskussion und folgend auf ihre Anwendbarkeit u.a. im oberirdischen Einsatz gegen den – aus den vorjährigen Rübenfeldern austretenden – Derbrüssler zu prüfen. Erste positive Ergebnisse von Dispersionsformulierungen zeugen von einem vielversprechenden Potential – ein Folgeantrag ist in Ausarbeitung und sollte umgehend umgesetzt werden. Seit mehr als 100 Jahren werden insektentötende Pilze, als natürliche Feinde von Arthropoden, auf ihre wirtschaftliche Anwendungsmöglichkeit untersucht und entwickelt. Bislang konnten sie aufgrund verfahrenstechnischer Unzulänglichkeiten nur begrenzt im Großmaßstab eingesetzt werden. Durch die Fortschritte in der Formulierungstechnik, aber auch aufgrund neuer Applikationsstrategien, gewinnt die kommerzielle Anwendung der Bioinsektizide wieder an Bedeutung. Eine wachsende Zahl neuer Studien belegt, dass der in-situ applizierte entomopathogene Pilz Metarhizium auch eine wichtige Rolle als Endophyt, als Förderer des Pflanzenwachstums, als Antagonist von Pflanzenkrankheiten sowie Besiedler der Rhizosphäre einnimmt. Diese kürzlich beschriebenen Eigenschaften sind von besonderem Interesse und sollten unter der Prämisse „Metarhizum: ein biologisches Insektizid und auch Pflanzenhilfsstoff“ näher untersucht werden. Das der Begleitgruppe vorgeschlagene Folgeprojekt soll das Potential von Metarhizium bestätigen, und eine wirksame, nachhaltige und kostengünstige Alternative zur Bekämpfung des Rübenderbrüsslers liefern. Sollten auch Blattsauger, wie Blattläuse, durch die Sprühapplikation aber auch durch die mögliche endophytische Lebensweise des Pilzes kontrolliert werden können, wäre zusätzlich eine ganzheitliche und wichtige Bekämpfungsmöglichkeit mit erweiterter Praxisrelevanz in Aussicht gestellt. Ein praxisrelevanter Einsatz des Pilzes wäre bereits jetzt denkbar, so eine Notfallzulassung für das Produkt GranMet-P gemäß Art. 53 der Verordnung (EG) Nr. 1107/2009 stattgegeben werden würde.

Anhänge

Dateiname

Bericht_BMNT_CURCUCONT_Endbericht-28-02-2022.pdf

Beschreibung

Ganzheitliche Rübenderbrüssler Bekämpfung im Zuckerrübenbau mit dem entomopathogenen Pilz Metarhizium brunneum

Abstract (deutsch)

Eine ganzheitliche Rübenderbrüssler Bekämpfung mit dem Pilz Metarhizium (d.h. Boden- und Blattbehandlung) einschließlich der Fallrillen – in modifizierter Ausformung - wurde erstmals im Frühjahr 2021 an drei neu ausgewählten Standorten in der Umgebung Tulln und Klosterneuburg getestet. Das Konzept setzte auf einen präventiven Einsatz des insektentötenden Pilzes Metarhizium brunneum zur Kontrolle aller Entwicklungsstadien des Käfers im Boden. Weiters wurde die Sprühapplikation mit dem Ziel einer direkten Bekämpfung der Käfer mit eben diesem Pilz über das Zuckerrübenblatt durchgeführt, welches einen weiteren biologischen Bekämpfungsansatz in der Praxis darstellt. Auch wurde der Einsatz von Fallrillen geprüft und verbessert, welche als erste Barriere für die migrierenden Käfer um die neu angelegten Rübenäcker gezogen wurden. Eine zusätzliche Behandlung der Fallrille samt Graben mit einer Metarhizium Dispersionslösung sollte die geschlechtsreifen Käfer infizieren und dadurch die Derbrüsslerpopulation nachhaltig reduzieren. Die erwünschte Pilzdichte von 5.000 M. brunneum KBE g-1 TG Boden (Koloniebildende Einheiten pro Gramm Boden Trockengewicht) und mehr konnte meist schon nach der ersten Applikation des Pilz-Gerste Produktes GranMet-PTM erzielt werden. Die Genotypisierungs-Analysen bestätigten, dass sich der insektentötende Produktionsstamm BIPESCO 5 in den Behandlungsflächen etablieren konnte. Die Sprühbehandlung der Fallrillensysteme mit BIPESCO 5 Dispersionsformulierung führte ebenfalls zu einer hohen Pilzpersistenz von M. brunneum im Boden. Von über 300 adulten Käfern, welche unmittelbar nach Überwinden der applizierten Fallenrillen in der Nähe der Behandlungszone aufgesammelt wurden, konnte bei mehr als 16 Prozent eine Pilzmykose als Todesursache diagnostiziert werden. Mehr als 50 Prozent aller Metarhizium verpilzten Käfer wiesen das applizierte BIPESCO 5 Pathogen auf. Die CURCUCONT-Arbeiten samt Schlussfolgerungen zur nachhaltigen Derbrüssler-Bekämpfung wurden am 29. November 2021 den Beauftragten der fachlich betroffenen Abteilungen des Bundesministeriums für Landwirtschaft, Regionen und Tourismus (BMLRT) und den Mitgliedern der Begleitgruppe in einer Videokonferenz präsentiert. Ein Folgeprojekt wurde vorgeschlagen und sollte noch im Frühjahr 2022 gestartet werden. 

Abstract (englisch)

A holistic sugar beet weevil control with the entomopathogenic fungus Metarhizium (i.e. soil and leaf treatment) including a new trap groove design was tested for the first time in three new locations in the region of Tulln and Klosterneuburg in spring 2021. The concept relied on a preventive application of the insect-killing fungus Metarhizium brunneum to control all developmental stages of the sugar beet weevil in the soil; but also spray application was carried out with the aim of directly controlling the weevils with this very fungus via the sugar beet leaf, which represented another biological control approach in practice. Trap grooves were also tested and improved, which were placed around the newly planted sugar beet fields as an initial barrier for the migration. An additional treatment of the trap groove including the trench with a Metarhizium dispersion formulation should infect the mature weevils and thus reduce the sugar beet weevil population in the long term. The desired fungal density of 5,000 M. brunneum CFU g-1 dry wt soil (colony forming units per gram soil dry weight) and more could already be achieved after the first application of the fungal barley product GranMet-PTM, alone and/or in combination with the liquid formulation. A high indigenous Metarhizium abundance was striking at all trial sites. Genotyping assays confirmed that the applied entomopathogenic production strain BIPESCO 5 was able to establish itself in the treatment plots. Spray treatment of the trap-groove systems with BIPESCO 5 dispersion formulation also resulted in high fungal persistence of M. brunneum in the soil. From over 300 weevils, which were collected immediately after passing over the applied trap grooves near the treatment zone, more than 16 percent of all isolated and quarantined individuals died from fungal mycosis. The applied BIPESCO 5 strain was detected in more than 50 percent of all weevils infected with Metarhizium. The CURCUCONT project, including initial conclusions on sustainable weevil control, was presented to the representatives of the departments of the Federal Ministry for Agriculture, Regions and Tourism (BMLRT) and the members of the monitoring group in a video conference on 29 November 2021. A follow-up project was proposed and should be launched in spring 2022. 

Autor/innen

Mag. Dr. Hermann Strasser; Maria Zottele MSc; David Remesperger BSc; DI Martina Mayrhofer; DI Herbert Eigner

Publikationen

Alle Publikationen wurden vom Projektverantwortlichen eingetragen und liegen in dessen Verantwortung.

Zottele, Maria/ Mayrhofer, Martina/ Enkerli, Jürg/ Strasser, Hermann (2021). Digging into the past: Metarhizium brunneum as control agent against the sugar beet weevil (Asproparthenis punctiventris) (Abstract book 2021, S. 113). 2021 International Congress on Invertebrate Pathology and Microbial Control & 53rd Annual Meeting of the Society for Invertebrate Pathology, June 28 - July 2 2021.

Zottele, Maria/ Remesperger, David/ Mayrhofer, Martina/ Eigner, Herbert/ Strasser, Hermann (2021). Ganzheitlicher Einsatz des entomopathogenen Pilzes Metarhizium brunneum BIPESCO 5 zur biologischen Kontrolle des Rübenderbrüsslers Asproparthenis punctiventris (LFZ Franzisco Josephinum, Wieselburg 2021, S 246-248.). 75. ALVA “ Landwirtschaft in der Zukunft ‐ alles digital”. Arbeitsgemeinschaft für Lebensmittel-, Veterinär- und Agrarwesen..

Zottele, Maria/ Strasser, Hermann/Mayrhofer, Martina (2021). Metarhizium: Ein Pilz als biologischer Killer. (AgroZucker-AgroStärke). 04/2021, S. 21-23.