Pilze kommen überall vor. Überall. Es ist keine Überraschung, dass sie sich mit Pflanzenwurzeln im Boden assoziieren, aber sie leben nicht nur in und um Wurzeln. Sie wachsen auch in oberirdischen Pflanzen. Einige dieser Pilze sind Krankheitserreger, die die Pflanzen angreifen, aber nicht alle.

Einige Pilze bieten Abwehrkräfte für die Pflanze, produzieren aber Toxine, die Insektenfresser angreifen. Wenn sie diese Abwehr nicht selbst herstellen, können sie die Pflanze zumindest veranlassen, diese Chemikalien zu produzieren. Es gibt viele Pilzinfektionen, die einer Pflanze zugute kommen können.

Zwischen diesen guten und schlechten Pilzen gibt es eine dritte Gruppe nicht spezialisierter Pilze. Diese reisen mit dem Wind als Sporen von Pflanze zu Pflanze, setzen sich eine Weile fest und ziehen dann weiter. Es wurde angenommen, dass diese Pilze kein Interesse an Wechselwirkungen zwischen Pflanzen und Pflanzenfressern hatten. Ein neues Papier, Metaanalyse der Rolle entomopathogener und unspezialisierter Pilz‐Endophyten als Leibwächter von Pflanzen, von Professor Alan Gange und Kollegen, macht sich daran, diese Annahme anzugehen.

Das ist eine wichtige Frage, denn es gibt viele dieser Pilze, und sie sind weit verbreitet. Professor Alan Gange erklärte: „Es ist äußerst selten, dass eine Pflanze nicht von mindestens einer Pilzart besiedelt ist. Die meisten Pflanzen scheinen jedoch nicht sehr viele Pilze gleichzeitig zu beherbergen – wahrscheinlich zwischen fünf und zehn. Selbst wenn die Gesamtzahl der in einer Pflanzenpopulation gefundenen Pilze hoch sein mag, kommen sie also nicht alle auf einer einzigen Pflanze vor. Ein Beispiel dafür ist …“ Cirsium Arvense – Wir haben 64 verschiedene Arten gefunden, die als Endophyten in dieser Pflanze leben, aber die meisten, die wir jemals in einer Pflanze gefunden haben, sind 10 und der Mittelwert pro Pflanze ist 5.6.“

Ein Ansatz, um die Wirkung dieser Endophyten auf Insekten zu untersuchen, besteht darin, ein Experiment durchzuführen. Nicht wenige Leute haben dies getan. Eine Meta-Analyse baut darauf auf, indem sie all diese Studien untersucht und durch Zusammenführen der Studien prüft, ob irgendwelche Muster auftauchen. Das ist soweit in Ordnung, aber es gilt das GIGO-Prinzip. Woher wissen Sie, dass Sie kein voreingenommenes Ergebnis erhalten, indem Sie zunächst eine voreingenommene Auswahl auswählen?

Um dies zu bewältigen, verfolgte das Team einen dreistufigen Ansatz. Zunächst verglichen sie veröffentlichte Ergebnisse mit unveröffentlichten Ergebnissen aus ihren eigenen Labors. Es gibt eine bekannte Voreingenommenheit bei der Veröffentlichung, dass es einfacher ist, Ergebnisse mit einem signifikanten Ergebnis zu veröffentlichen als nicht schlüssige Studien. Das Problem ist, dass Sie, wenn es in Wirklichkeit keine großen Auswirkungen gibt, viele nicht schlüssige Ergebnisse erwarten würden. Zufällig fanden sie eine enge Übereinstimmung zwischen ihren unveröffentlichten Studien und dem, was sie in Zeitschriften sahen.

Der nächste Test war, um zu sehen, ob es Verzerrungen in den Ergebnissen gab. Der Zufall kann die Ergebnisse beeinträchtigen, aber wenn es keine Voreingenommenheit gibt, werden die Ergebnisse um die Zahlen der „realen Welt“ herum verstreut sein. Wenn es Voreingenommenheit gibt, sollten Sie sehen, dass Menschen die Ergebnisse eher auf der einen als auf der anderen Seite bevorzugen. Dieser Test führte zu gemischten Ergebnissen, wobei es anscheinend zu einer gewissen Verzerrung kam – dies lag jedoch zu einem gewissen Grad an der Art der verwendeten statistischen Tests. Also fügten sie einen weiteren Test hinzu.

Gange und Kollegen hatten signifikante Ergebnisse aus ihrer Analyse von Veröffentlichungen und ihren eigenen unveröffentlichten Ergebnissen. Aber was wäre, wenn das Team andere unveröffentlichte Ergebnisse verpasst hätte? Könnten weitere drei unveröffentlichte Experimente, die irgendwo in einer Schublade liegen, das, was bedeutsam aussah, in etwas verwandeln, das man zufällig erwarten würde? Sie führten eine weitere statistische Überprüfung durch, um herauszufinden, wie viele fehlende Publikationen sie benötigen würden, um ihre Ergebnisse zu negieren. Dieser abschließende Test zeigte, dass Sie eine erstaunlich große Anzahl von nicht berücksichtigten Studien benötigen würden, um die Schlussfolgerungen zu beschädigen.

Was haben sie also gefunden?

Es überrascht nicht, dass sie Insekten durch entomopathogene Pilze schädigten. Was sie überraschte, war das Wie. Ein einfaches Experiment wäre, einer Pflanze Pilze hinzuzufügen und dann zu sehen, was passiert. Aber als die Leute Blätter untersuchten, die von Insekten gefressen wurden, fanden sie keine Pilze. Trotzdem wirkten sich die Pilze stark negativ auf die Insekten aus. Es scheint, dass Pilze in der Lage waren, die Pflanze zu beeinflussen, ohne überall in der Pflanze sein zu müssen.

Es gab eine weitere Überraschung in den Daten. Der liefert nichtEntomopathogene Pilze hatten auch negative Auswirkungen auf Insekten – obwohl sie für diese nicht giftig sind. Das hatte ich nicht erwartet, und Prof. Gange auch nicht. „Ja, das hat mich überrascht – die Tatsache, dass diese Pilze, die normalerweise als Saprophyten im Boden vorkommen, asymptomatisch in Pflanzen existieren und Auswirkungen auf die pflanzenfressenden Insekten haben können. Wir vermuten, dass die Erklärung chemischer Natur ist – wir wissen, dass, wenn einer dieser Endophyten eine Pflanze infiziert, Es treten erhebliche chemische Veränderungen aufObwohl der Pilz selbst also scheinbar nicht systemisch in der Pflanze wächst, sind die chemischen Veränderungen systemisch, und genau das beeinflusst die Nahrungsaufnahme der Insekten.“

Welche Insekten sind am stärksten von den Pilzen betroffen? Wären es die Pflanzenfresser, die sich auf eine Pflanze spezialisiert haben, oder eher allgemeine Browser? Vor der Durchsuchung war das nicht sofort ersichtlich. Schließlich könnten sich Endophyten auch auf bestimmte Pflanzen spezialisieren und so helfen, einen bekannten Schädling abzuwehren. Tatsächlich waren es die Insekten, die allgemein am schlechtesten abschnitten. Das Team kam zu dem Schluss, dass ein Generalist immer auf einem neuen chemischen Cocktail landet, der von Endophyten produziert wird, also niemals Gegenmaßnahmen entwickelt. Es lohnt sich auch, Miniermotte zu sein, um die schlimmsten Auswirkungen zu vermeiden. Aus irgendeinem Grund führte das Saugen des Safts zu größeren negativen Auswirkungen von nichtentomopathogenen Pilzen.

Die Lektüre zahlreicher Studien ermöglichte es dem Team auch, die verschiedenen Vorgehensweisen zu vergleichen. Prof. Gange erklärte: „Die wirksamste Methode ist die Infektion der Samen. Das mag zunächst überraschen, da die meisten dieser Pilze Blätter über luftgetragene Sporen infizieren. Es ist daher nicht verwunderlich, dass in vielen Experimenten versucht wurde, Blätter mit Sporen zu infizieren und anschließend die Auswirkungen auf Insekten zu messen – diese Experimente zeigten jedoch nur geringe Effekte. Ich vermute, der Grund dafür ist, dass die Pilze nur dann erfolgreich in das Blattgewebe eindringen können, wenn die Luftfeuchtigkeit sehr hoch ist und die Sporen auf der Blattoberfläche keimen können. Solange man also nicht die Bedingungen eines starken Taus simuliert, kann man die Pflanze nicht infizieren. Bei der Saatgutbehandlung hingegen kommt der Pilz in engem Kontakt mit dem Samen in einer feuchten Umgebung und kann so leicht eindringen. Der Pilz gelangt also in den Samen und dann in den Keimling, wodurch die Pflanze von Anfang an chemisch verändert wird. Das bedeutet, dass die Pflanze im Wachstum über diesen chemischen Schutz verfügt – den sogenannten ‚Bodyguard-Effekt‘.“

Der "Leibwächter" verwendet Pilze, die Sie wahrscheinlich bereits essen, wenn Sie einen Salat essen. Aber wäre es möglich, Saatgut systematisch vor Pilzen zu schützen, um den Einsatz von Pestiziden zu reduzieren? Prof. Gange antwortete: „Ich hoffe es aufrichtig – es ist einfach, Samen einzukapseln, und ich sehe keinen Grund, warum wir bestimmte Pilze nicht in diese Samenbeschichtungen einbauen könnten.“

Die Auswahl der richtigen Pilze kann sich als schwierig erweisen, da endophytische Pilze noch wenig erforscht sind. Professor Gange erklärte: „Ökologisch gesehen sind sie recht wenig bekannt. Allerdings weisen alle Arten, die wir als Endophyten finden, alternative Lebensweisen auf – viele leben als Saprophyten im Boden oder sind Krankheitserreger anderer Pflanzen, sodass sie taxonomisch recht gut erforscht sind.“

Wie würde man also eine Doktorarbeit über Endophyten und Pflanzenabwehr angehen? Prof. Gange meinte: „Ich denke, der Fokus sollte auf den Mechanismen liegen, denn meine obigen Ausführungen sind Spekulation. Fragen wie: 1) Nimmt der Pilz Kohlenstoff (oder andere Nährstoffe) von der Pflanze auf? 2) Werden die produzierten Chemikalien vom Pilz selbst induziert oder produziert? 3) Warum sind saugende Insekten am stärksten betroffen – findet ein chemischer Stoffaustausch im Phloem statt? Und 4) Können wir kommerzielle Saatgutbehandlungen für verschiedene Pflanzenarten entwickeln? Das wäre ein hervorragendes Thema für eine Dissertation.“