In Kenia wird mit Pilzen ein Kampf gegen Unkraut geführt

Die Toothpick Company verwandelt Pilze in Bioherbizide, um Striga zu bekämpfen, ein verheerendes „Meisterunkraut“, das schätzungsweise 40 Millionen Farmen in Afrika verwüstet hat.

KAKAMEGA, Kenia –

Als Lillian Makokhas Farm ihren Fluch offenbarte, kam er in Form von fuchsia-lila Blüten – einer Pflanze, die im Westen Kenias als Oluyongo oder Kayongo bekannt ist. Diese Blumen gibt es seit der Geburt von Makokha, aber in letzter Zeit haben sie andere Schädlinge und Krankheiten in ihrer Zerstörungskraft bei weitem übertroffen. Im Jahr 2019 produzierte ihr 3,5 Hektar großes Grundstück, das bis zu 25 90-Kilogramm-Säcke Mais pro Hektar hätte produzieren sollen, nur sechs. Es reichte nicht aus, um ihren achtköpfigen Haushalt zu ernähren, geschweige denn für das dringend benötigte Geld zu verkaufen.

Der Fluch war in seiner Hartnäckigkeit grausam: Andere Schädlinge wie Mimosa pudica, Herbst-Heerwurm und Heuschrecken reduzieren den Ernteertrag oder kommen in Wellen, aber Oluyongo zerstört Jahr für Jahr alles. Sobald Mais gepflanzt wurde, vergilbten seine grünen Stängel und verneigten sich vor gesundem Oluyongo. Makokha wurde geraten, Mist hinzuzufügen, das Unkraut von Hand zu jäten oder das Land brach zu lassen, aber diese Vorschläge funktionierten nicht und ihr ging die Zeit davon. Es dauert nur eine gescheiterte Saison, bis ihre Familie hungert, ihre Kinder die Schule verlassen oder sie in Schulden gerät und Kredite für Saatgut und Vorräte nicht mehr zurückzahlen kann.

Im Gegensatz zu anderen Unkräutern, die lediglich mit Nutzpflanzen um Ressourcen konkurrieren, ist Oluyongo ein parasitäres Wurzelunkraut, das seinem Wirt Flüssigkeiten und Nährstoffe entzieht. Striga (lateinisch „Hexe“), umgangssprachlich als Hexenkraut bekannt, ist eine Gattung parasitärer Pflanzen, die in fast jedes Land Afrikas eingedrungen ist. Die Art mit violetten Blüten, die Nutzpflanzen aus der Familie der Gräser befällt, wie sie in der Makokha-Region angebaut werden – Mais, Sorghum, Hirse –, ist Striga hermonthica. Sobald die Wirtspflanze gepflanzt ist, keimt Striga und dringt in die Wurzeln des Wirts ein. Als ein Bauer die Striga-Pflanze oberirdisch sieht, ist der Schaden bereits angerichtet. Nach der Blüte kann jede Striga-Pflanze bis zu 200.000 Samen freisetzen und so eine gefährliche, unsichtbare Samenbank im Boden bilden, die auf die nächste Wirtsgeneration wartet.

Striga hermonthica befällt 50–300 Millionen Hektar oder schätzungsweise 40 Millionen landwirtschaftliche Betriebe, hauptsächlich in Afrika. Allein im Westen Kenias hat Striga zu Maisverlusten im Wert von etwa 50 Millionen Euro (54,5 Millionen US-Dollar) geführt, vor allem für Kleinbauern. Agronomen bezeichnen es als „das weltweit schwerwiegendste parasitäre Unkraut“. Striga gedeiht in trockenen Gebieten und auf kargen Böden – Bedingungen, die häufiger auftreten werden, da der Klimawandel die Regenfälle verändert und die Landwirte in die Verschuldung treibt – und ist der „perfekte Sturm“ eines Schädlings.

Striga hätte das Schicksal von Makokhas gesamter Familie verändern können. Doch dann erzählte ihr ihre Freundin Charity von Kichawi Kill, einem Produkt der Toothpick Company. „Kichawi“ bedeutet auf Kiswahili Magie, und es hatte etwas Magisches, ihre Maissamen mit einer seltsamen Reismischung zu bedecken, die nach überreifen Bananen roch und Striga töten konnte. Verzweifelt versuchte sie es. Und wie von Zauberhand produzierte ihre Farm letzte Saison die 25 Säcke Mais pro Hektar, die sie produzieren sollte. Makokha hat seitdem nicht aufgehört, Kichawi Kill bekannt zu machen.

Fantastic Funghi: Das Arsenal an Bioherbiziden der Natur

Im Jahr 2007 arbeitete der pensionierte US-Navy-Chirurg Dr. John Sands ehrenamtlich in einem Krankenhaus in Maseno im Westen Kenias und behandelte einen Fall von schwerer Unterernährung nach dem anderen. Frustriert über die Sinnlosigkeit der Behandlung von Patienten in so fortgeschrittenen Stadien der Unterernährung – und verwirrt, da es in der Umgebung keinen Mangel an fruchtbaren Feldern gab – fragte Sands seine langjährige Freundin Florence Oyosi, eine Agrarwissenschaftlerin, was los sei. Sie brachte ihn zu einem Feld voller lila Blumen und stellte ihn Striga vor. Sands dachte: „Ich kenne genau den richtigen Mann dafür.“

Dieser Typ war sein Bruder, Dr. David Sands, ein Pflanzenpathologe an der Montana State University, der laut seiner Tochter Claire Sands Baker (jetzt Direktorin des Toothpick Project) schon immer ein „Querdenker“ war. Zu seinen vielen paradigmenwechselnden wissenschaftlichen Entdeckungen gehörte seine jahrzehntelange Forschung zu Fusarium oxysporum („FOXY“), einem im Boden vorkommenden Pilz, der zum Zahnstocherprojekt führte. Über 200 Formen von FOXY sind hochselektiv und befallen nur eine bestimmte Pflanze. Es handelt sich um ein natürliches Arsenal potenzieller Bioherbizide.

Die Herausforderung bestand darin, einen FOXY-Stamm zu entwickeln, der Striga töten würde, nicht jedoch seine Wirte. Sands‘ erster Schritt bestand darin, afrikanische Wissenschaftler zu finden, die die Bemühungen leiten sollten, eine Suche, die ihn zu Sila Nzioki führte, einer Pflanzenpathologin bei der Kenya Agricultural Livestock Research Organization. Zusammen mit Oyosi sammelte Nzioki Proben verwelkter Striga in Maseno und fand 17 verschiedene FOXY-Sorten bereits in ihren Wurzeln. Die Striga war dem natürlich vorkommenden FOXY erlegen, getötet durch bestimmte Aminosäuren, die der Pilz ausscheidete. Nzioki und Sands identifizierten, welche Aminosäuren nur für Striga tödlich waren, und fanden ein Schlüsseltrio – L-Leucin, L-Tyrosin, L-Methionin –, das sie zu FOXY-T14 kombinierten („T“ für „Trio“, 14 für 2014). . Dies ist der Wirkstoff in dem, was nach der kenianischen behördlichen Genehmigung zum kommerziell vertriebenen Produkt von The Toothpick Project, Kichawi Kill, werden sollte.

Im Jahr 2013 führte das Toothpick Project Feldversuche mit 500 Mitgliedern der Bauerngruppe von Oyosi, der Liberty Farmer Initiative, durch. Die Ergebnisse waren so verblüffend, dass Nzioki, Sands, Oyosi und Baker die Tabelle mit zusammengekniffenen Augen betrachteten: FOXY-T14 steigerte den Ernteertrag in der Pflanzsaison mit langen Regenfällen um 56 % und in kurzen Regenfällen um 42 %. In 499 von 500 Parzellen konnten die Erträge gesteigert werden. „Das ist besser als Chemikalien“, erklärt Pam Marrone, ehemalige CEO des Agrarbiologieunternehmens Marrone Bio Innovations. „Sie haben eine nahezu perfekte Gewinnquote, und das sieht man nicht sehr oft!“

In diesen Feldversuchen testeten sie FOXY-T14 zusammen mit der anderen wichtigen Striga-Bekämpfungslösung auf dem Markt: StrigAway, einem Saatgut, das mit dem chemischen Herbizid Imazapyr beschichtet und darauf gezüchtet wurde, gegen dieses resistent zu sein. Doch während Landwirte jede Saison StrigAway kaufen müssen, verbleibt FOXY-T14 im Boden und greift Generation für Generation Strigas Samen an. Nach einigen aufeinanderfolgenden Saisons mit FOXY-T14 berichteten Landwirte, dass Striga völlig verschwunden sei. Im Gegensatz zum chemischen Herbizid sind für das ungiftige Reis-Inokulum keine Handschuhe erforderlich, und Landwirte können jedes beliebige Saatgut verwenden – zonenspezifisches und dürreresistentes Saatgut oder sogar gespeichertes Saatgut. Kichawi Kill ist ein Bioherbizid, das speziell für Kleinbauern entwickelt wurde.

Zahnstocher und Reis: FOXY-T14 in die Hände der Landwirte bringen

Im April 2018 registrierte der Direktor des Toothpick-Projekts, Baker, sein kenianisches Unternehmen, Toothpick Company Limited, offiziell. Die Toothpick Company hat ihren Hauptsitz in Kakamega und beliefert derzeit sieben Landkreise im Westen Kenias, wo Striga am weitesten verbreitet ist. Sie beschäftigt ein Team von acht Mitarbeitern und verfügt über ein Betriebsbudget von 160.000 US-Dollar. Ihr Ziel, Kleinbauern zu dienen, hat der Toothpick Company die Aufgabe gegeben, einen landwirtschaftsorientierten Ansatz für Marketing und Vertrieb zu entwickeln. Die Landwirte selbst übernehmen die Rolle von Produktionsstandorten, Kichawi-Kill-Evangelisten, Pflanzlehrern und Striga-Pädagogen.

Im Kakamega-Labor werden die FOXY-T14-Myzelien auf ein Substrat gebracht, das wie ein Zahnstocher auf einer Petrischale aussieht, daher der Name der Organisation. Die Sekundärimpfung erfolgt durch dörfliche Inokulumproduzenten („VIPs“), die fast alle selbst Landwirte und zu 80 % Frauen sind. Die lebenden FOXY-T14 werden in Eimer mit gekochtem, gekühltem Reis gegeben, und nach dreitägiger Inkubation ist das Inokulum – eine bräunliche, scharfe Reismischung – bereit, für 300 KES (2,35 $) pro Eimer an die Landwirte verteilt zu werden. Der Landwirt umhüllt jeden Maissamen mit dem Inokulum, bevor er ihn in die Erde einbringt.

Beyond Kichawi Kill: Eine nachhaltige Plattform für Bioherbizide

Obwohl ein Großteil der Welt auf chemische Herbizide angewiesen ist, haben sich diese Substanzen als schädlich für die Umwelt und die menschliche Gesundheit erwiesen. Bis Mai 2022 hat Monsanto beispielsweise über 100.000 Klagen wegen Glyphosat (RoundUp) wegen seiner krebserregenden Wirkung beigelegt und Schadensersatz und Geldstrafen in Höhe von mehr als 10,3 Milliarden Euro (11,3 Milliarden US-Dollar) gezahlt. Trotz des offensichtlichen Bedarfs an Bioherbiziden können die technischen Herausforderungen biologischer Lösungen von Investitionen abhalten. „Seit 20 bis 30 Jahren wurde für Herbizide – also eine neue Klasse von Herbiziden – kein neuer Wirkmechanismus entdeckt“, sagt Marrone. „Auf der chemischen Seite ist die Innovationskraft gering, dennoch möchte jeder von Chemikalien wegkommen. Die Suche nach Biologika ist im Moment wirklich wichtig.“

Baker ihrerseits sieht das Toothpick Project als „eine Bioherbizid-Plattform für die Welt“. Es gehe nicht darum, bei Striga hermonthica im Westen Kenias Halt zu machen, sagt Baker, sondern darum, Bausteine ​​für die Entwicklung anderer Bioherbizide zu schaffen. Sie werden wiederum in der Lage sein, Ernährungsunsicherheit, Verlust der biologischen Vielfalt, Umweltverschmutzung und Toxizität in verschiedenen Kontexten zu bekämpfen. „Das ist die globale Idee der Innovation eines Bioherbizids“, sagt sie, „alles abhängig von wirtsspezifischen virulenten Fusaria.“

Bei allem zukünftigen globalen Potenzial ist der wichtigste Maßstab jedoch das veränderte Schicksal einer einzelnen Familie. Nach ein paar aufeinanderfolgenden guten Ernten hat Lillian Makokha auf ihrem Gehöft ein neues Haus gebaut, dessen neues Wellblechdach immer noch frisch und glänzend ist. Die langen Regenfälle kommen bald. Der Boden ihrer bestellten Felder lag offen in der heißen Sonne. Sie ist bereit für die Flut von Kichawi-Tötungsbefehlen, die sie erhalten wird, sobald es Zeit zum Pflanzen ist. „Dieses Jahr danken wir Gott“, sagt Makokha. Der Fluch ist weg.

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