Wetterextreme und ihre Folgen stellen die Landwirtschaft vor immer größere Herausforderungen. Insbesondere Pilzkrankheiten in wassergesättigten Böden führen zu vermehrtem Einsatz von Fungiziden, die häufig den Wirkstoff Azoxystrobin enthalten. Dieser gilt als langlebig und steht im Verdacht, negative Auswirkungen auf Umwelt, Biodiversität und Gesundheit zu haben.
Die Mikrobiologin Katharina Kraxberger, tätig beim Biotechnologieunternehmen Multikraft, hat sich in ihrer Dissertation mit dem gezielten Einsatz von Mikroorganismen zum Abbau von Azoxystrobin beschäftigt. Unterstützt wurde sie dabei von der Universität für Bodenkultur Wien (BOKU Wien), dem Austrian Institute of Technology (AIT) und der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft (FFG). Ziel der Forschung war es, biobasierte Lösungsansätze zur Reduktion von Fungizidrückständen in Böden und Lebensmitteln zu untersuchen.
Abbaupotenziale von Mikroorganismen bei Azoxystrobin
Rückstände von Pestiziden lassen sich nahezu überall in der Umwelt nachweisen. Berichte der Österreichischen Agentur für Gesundheit und Ernährungssicherheit (AGES) dokumentieren den Nachweis verschiedener Wirkstoffe in Lebensmitteln, Wasser und Böden. Diese Rückstände kontaminieren ganze Ökosysteme und verursachen Resistenzen im Boden. Daraus ergeben sich laut AGES potenzielle Gesundheitsrisiken wie Krebs, Entwicklungsstörungen und Nervenerkrankungen sowie ein massiver Biodiversitätsverlust. Gleichzeitig fehlen derzeit effektive Strategien für einen beschleunigten Abbau dieser Rückstände. Laut AGES hat sich der weltweite Pestizideinsatz seit 1990 verdoppelt. Auch Rückstände aus den 1980er- und 1990er-Jahren sind heute noch in Böden nachweisbar.
Kraxberger stellt fest: „Wenn wir weitermachen, wie bisher, ist der Großteil unserer Böden in zirka zehn Jahren unbenutzbar. Gepaart mit Wetterextremen könnten die Erträge in Österreich um knapp 50 % zurückgehen – das betrifft vor allem fruchtbare Böden, wie aktuelle Prognosen zeigen.“
Im Rahmen ihrer Dissertation mit dem Titel „Fungizid-abbauende Bakterien: von der Isolation zur Produktentwicklung“ identifizierte Kraxberger spezielle Mikroorganismen, die in der Lage sind, Azoxystrobin abzubauen. Die Forschung erfolgte in Zusammenarbeit mit dem Auftraggeber Multikraft, dem Projektpartner AIT (Competence Unit Bioresources) sowie dem Fördergeber FFG.
Eigenschaften und Wirkung von Azoxystrobin
Azoxystrobin ist eines der am häufigsten eingesetzten Fungizide in der Landwirtschaft. Der Wirkstoff greift in die ATP-Produktion von Pilzen ein und führt so zu deren Absterben. Gleichzeitig wird diskutiert, ob Azoxystrobin auch menschliche Zellen und andere Organismen beeinträchtigen kann. Mit einer Halbwertszeit von bis zu 300 Tagen gilt der Wirkstoff als besonders langlebig. Kraxberger erklärt: „Azoxystrobin greift Pilze und menschliche Zellen an – und trotzdem wird das kaum beachtet.“
Rund ein Viertel des weltweiten Fungizid-Einsatzes entfällt auf die Wirkstoffgruppe, zu der auch Azoxystrobin gehört. Kraxberger stellt fest: „Ich habe mich einem Problem gewidmet, das den meisten gar nicht bewusst ist: Die Wirkstoffe, die heute in unserer Umwelt, in den Böden und im Wasser, schlummern, sind immer noch jene, die oft schon vor Jahrzehnten ausgebracht wurden. Darunter äußerst bedenkliche, wie Azoxystrobin, die mit ihrer Wirkungsweise nicht nur Pilze, sondern auch menschliche Zellen und andere Organismen angreifen können. Und trotzdem wird das kaum beachtet.“
Lukas Hader, Geschäftsführer von Multikraft, ergänzt: „Es gibt Probleme, denen man in der intensiven Produktion nicht Herr wird. Hier helfen weder Pestizide noch Dünger, da braucht es einfach Biologie.“
Forschungsergebnisse zur mikrobiellen Abbauleistung
In der Forschung wurden Mikroorganismen auf Blättern, in der Rhizosphäre sowie in bestehenden Produkten von Multikraft identifiziert. Diese zeigten nicht nur eine Abbauleistung von Azoxystrobin zwischen 29 und 71 Prozent, sondern auch eine wachstumsfördernde Wirkung auf Pflanzen. Die entwickelten Protokolle bilden eine Grundlage für künftige Anwendungen. Laut Kraxberger sei für eine Umsetzung in der Praxis jedoch weitere Forschung notwendig.
Angela Sessitsch, Head of Competence Unit Bioresources des AIT und Betreuerin der Dissertation an der BOKU Wien, betont: „Die mikrobiologische Forschung an Bakterien, die in Verbindung mit Pflanzen vorkommen, zeigt großes Potenzial zur Minderung von Umwelt- und Gesundheitsrisiken. Zudem können sie positive Eigenschaften zur Erhöhung der Widerstandskraft von Pflanzen und deren Schutz gegen Krankheiten fördern. Solche Erkenntnisse sind entscheidend für eine künftig nachhaltigere und umweltfreundlichere Landwirtschaft.“
Diese Arbeit ist besonders spannend, da sie die ideale Verbindung zwischen Grundlagenforschung und praktischer Anwendung darstellt. In Zusammenarbeit mit unserem Industriepartner Multikraft konnten wir nicht nur mikrobiologische Fragen auf wissenschaftlichem Niveau bearbeiten, sondern auch erste Schritte in Richtung Produktentwicklung gehen.
Dipl.-Ing. Dr. Angela Sessitsch, Head of Competence Unit Bioresources des AIT
Multikraft unterstützt als europäischer Pionier im Bereich der Mikroorganismen zahlreiche Forschungsinitiativen und bietet bereits heute biologische Lösungen zur Pflanzenstärkung und Nährstoffeinsparung.
Hader betont: „Biologische Lösungen sind für fast jedes Problem erforsch- und produzierbar, wenn sich jemand diesen Herausforderungen annimmt. Wir sehen uns in genau dieser Verantwortung, nachhaltige Lösungen in diesem Gebiet voranzutreiben.“
Perspektive und Appell an die Forschung
Kraxberger erklärt: „Ziel ist es, in Zukunft ein effektives, umweltschonendes und sicheres Produkt zu haben, das Landwirt:innen eine echte Alternative bietet. Wir stehen aber erst am Anfang. Nun ist die Wissenschaft gefordert, über die Grundlagenforschung hinauszugehen und die Produktentwicklung einzubeziehen, da die wachsenden Probleme ganzheitliche Lösungsansätze erfordern. Wir haben gezeigt, dass es möglich ist, gegen langlebige Schadstoffe vorzugehen, wenn man sich damit auseinandersetzt.“
Der Wandel hin zu einer nachhaltigeren Landwirtschaft braucht Innovation. Die Wissenschaft liefert mit der gezielten Nutzung mikrobieller Helfer erste konkrete Ansätze. Die Zeit drängt – denn die Altlasten jahrzehntelanger Pestizidanwendung sind allgegenwärtig und wirken auch ohne zusätzlichen Einsatz weiter. Die Forschung ist gefragt, diesen Stoffen den Kampf anzusagen – am besten mit der Kraft der Natur.
Lukas Hader, Geschäftsführer Multikraft
Die Forschung zeigt, dass Mikroorganismen gezielt eingesetzt werden können, um bestehende Rückstände abzubauen. Hader verweist darauf, dass es nicht nur um die langfristige Erhaltung der Bodenfruchtbarkeit geht, sondern auch um kurzfristige Maßnahmen für die heutige Generation. Dies gelte für alle landwirtschaftlichen Betriebe. Hader erklärt: „Biologische Prozesse stehen im Zusammenhang miteinander: Wenn weniger Schadstoffe im Boden sind, ist auch das Futter für die Tiere hochwertiger und damit gibt es eine bessere Leistung im Tier, weniger Krankheiten und somit mehr Ertrag.“
Kraxberger stellt abschließend fest: „Die optimale Lösung wäre jedenfalls die Prävention von Pestizideinsatz durch Pflanzenstärkung und Landwirtschaft im Einklang mit biologischen Prozessen. Das Allheilmittel ist nicht, pestizid-abbauende Produkte zu entwickeln und weiterzumachen, wie bisher, sondern die Landwirtschaft so zu gestalten, dass wir Pestizide in den aktuellen Mengen gar nicht mehr brauchen, sondern nur gezielt anwenden müssen.“
Über die Dissertation: Projektpartner und Forschungsteam: Multikraft Produktions- und HandelsgmbH: Dr. Katharina Kraxberger; Austrian Institute of Technology (AIT): Betreuung der Doktorarbeit durch Priv.-Doz. Dipl.-Ing. Dr. Angela Sessitsch (Head of Competence Unit Bioresources); Universität für Bodenkultur (BOKU): Institut für Bodenforschung; Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft (FFG): Projektnummer 25080812.
Forschungsperiode: 2020 – 2024 (Veröffentlichung Paper 1 im Journal Science of the Total Environment im September 2023 und Paper 2 im Journal Applied Microbiology im September 2024); Titel: „Fungizid abbauende Bakterien: von der Isolierung zur Produktentwicklung“ (Englisch: „Fungicide-degrading bacteria: From isolation to product development“).
Referenzen: K. Kraxberger, L. Antonielli, T. Kostić, T. Reichenauer, and A. Sessitsch, “Diverse bacteria colonizing leaves and the rhizosphere of lettuce degrade azoxystrobin,” Science of the Total Environment, vol. 891, Sep. 2023, doi: 10.1016/j.scitotenv.2023.164375, URL https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0048969723029960
K. Kraxberger, T. Kostić, L. Antonielli, and A. Sessitsch, “Microbial Fermentation and Shelf Life of Potential Biotechnological Products Capable of Pesticide Degradation,” Appl Microbiol, vol. 4, no. 3, pp. 1294–1308, Sep. 2024, doi: 10.3390/applmicrobiol4030089, URL https://www.mdpi.com/2673-8007/4/3/89