Arzneipflanzen und symbiontische Mykorrhizapilze

Trotz großer Fortschritte in der synthetischen Herstellung von Arzneistoffen gibt es ein wachsendes Interesse für Pflanzeninhaltsstoffe mit Anwendungsmöglichkeiten in der Medizin. Bei der Gewinnung pharmazeutischer Inhaltsstoffe aus Arzneipflanzen sind sowohl die Qualität und der Gehalt der Inhaltsstoffe in der Einzelpflanze, als auch die Menge des gewonnene Pflanzeninhaltsstoffs als Summe der produzierten Pflanzenmasse und des Gehaltes ausschlaggebend. Die arbuskuläre Mykorrhiza (AM) ist eine Symbiose zwischen Bodenpilzen und Pflanzenwurzeln. Arbuskuläre Mykorrhizapilze (AMP) kolonisieren die Wurzel und verbessern die Nährstoffversorgung der Pflanze. Besonders in nährstoffarmen Böden erhöht die Mykorrhiza den Ertrag verschiedenster landwirtschaftlicher Kulturen. Bei der Etablierung der arbuskulären Mykorrhizasymbiose kommt es zu einem komplexen Signalaustausch zwischen dem Pilz und der Pflanze. Hierbei wird der Metabolismus der kolonisierten Pflanze stark verändert. Unter anderem kommt es auch zur Änderungen der Gehalte einer Reihe von sekundären Pflanzenstoffen verschiedenster chemischen Wirkstoffgruppen (z.B. Flavonoide, Cyclohexanon Derivate, Apocarotenoide, Phytoalexine, phenolische Substanzen, Triterpenoide und Glucosinolate). In mehreren Studien konnte z. B. gezeigt werden, daß in mykorrizierten Pflanzen die Flavonoidgehalte erhöht sind. Flavonoide sind wichtige Bestandteile in den Extrakten der Arzneipflanze Primula veris , mit antioxidativer, antiviraler und antibakterieller Wirkung. Eine Erhöhung der Flavonoidgehalte durch Mykorrhizierung in dieser Pflanze würde bedeuten, daß die pharmakologische Wirkung von Primula veris erhöht wird. Die Idee des vorliegenden Antrags ist, daß durch eine Kolonisierung von Arzneipflanzen durch arbuskuläre Mykorrhizapilze die Gehalte der verschiedenster bioaktiver Wirkstoffe erhöht werden kann. Beim Anbau von Arzneipflanzen kann sich eine nur relativ geringe Erhöhung der Wirkstoffgehalte in der Einzelpflanze in einer deutlichen Erhöhung der Gesamtproduktmenge pro Fläche auswirken, die von wirtschaftlichem Interesse ist. Wir wollen eine erhöhte Produktmenge der Wirkstoff durch die Änderung folgender Parameter erreichen: i)eine Erhöhung der Wirkstoffgehalte durch Mykorrhizierung ii) eine Erhöhung der Pflanzenbiomasse durch Mykorrhizierung iii) eine Kombination von Punkt i) und ii) Zusammenfassend kann gesagt werden, daß eine Erhöhung der Wirkstoffproduktion durch Mykorrhizierung von Arzneipflanzen nicht nur von wirtschaftlichen Interesse ist (erhöhte Wirkstoffproduktion/ha), sondern auch die Nachhaltigkeit der Arzneipflanzenproduktion erhöht werden kann, da die arbuskuläre Mykorrhiza einen wichtigen Bodenfaktor nachhaltigen Wirtschaftens darstellt.

Die arbuskuläre Mykorrhiza (AM) ist eine Lebensgemeinschaft zwischen Pflanzen und Pilzen. Diese Symbiose zeichnet sich vorwiegend durch den wechselseitigen Nährstofftransfer aus, bei dem die Pflanze den obligat biotrophen Pilz mit Kohlenstoff versorgt, während der Pilz die Phosphorversorgung der Pflanze verbessert. Derartige Wechselbeziehungen können zu Veränderungen im Biomassezuwachs und im sekundären Pflanzenstoffwechsel führen. Die hohen Anforderungen an die Zusammensetzung und Mindestgehalte von Arzneipflanzen seitens der Behörden und der Pharmaindustrie sind eine wesentliche Herausforderung für deren Anbau. Da bereits geringfügige Inhaltsstofferhöhungen oder/und vermehrter Biomassezuwachs von wirtschaftlicher Bedeutung sind, eröffnet sich hier mit dem gezielten Einsatz von AM-Pilzen eine interessante, ökologisch vertretbare Möglichkeit. Dieses Projekt untersuchte die Auswirkungen der AM auf das Pflanzenwachstum, die Menge und Zusammensetzung der pharmakologisch wirksamen Inhaltsstoffe sowie auf den Inhaltsstoffertrag folgender Arzneipflanzen: Oregano, Salbei, Baldrian, Süßholz, Engelwurz, Ringelblume, Rhabarber und Mutterkraut. Die Versuche umfassten die Behandlung der Jungpflanzen entweder mit Einzelpilzen (Glomus mosseae oder G. intraradices) oder einem Mischinokulum, bestehend aus 6 verschiedenen Glomus Arten. Zusätzlich wurde ein Teil der Kontrollpflanzen mit Phosphor versorgt, um den Effekt der Symbiose zwischen der verbesserten Phosphorversorgung und einer direkten Pilz-Pflanzen Wechselwirkung unterscheiden zu können. Die Auswirkungen der Symbiose auf das Pflanzenwachstum und die Inhaltsstoffe waren von Art zu Art sehr unterschiedlich. Engelwurz und Oregano reagierten mit Biomassezunahmen auf die Wurzelbesiedelung, während Baldrian ein reduziertes Wachstum gegenüber den Kontrollpflanzen zeigte. Die Salbei- und Süßholzbiomasse blieb unbeeinflusst von der Symbiose. Die Inhaltsstoffgehalte der Arzneipflanzen wurden entweder erhöht wie bei Oregano und Baldrian oder blieben unverändert (Salbei, Süßholz und Engelwurz). Die Inhaltsstofferträge blieben bei den untersuchten Arzneipflanzen unbeeinflusst von der Mykorrhiza mit Ausnahme von Oregano, der enorme Ertragszunahmen zeigte. In allen AM Versuchspflanzen konnten erhöhte Phosphorgehalte festgestellt werden, die jedoch nicht ausschlaggebend für die Veränderungen waren. Aufgrund dieser Ergebnisse kann die Symbiose mit AM-Pilzen als nachhaltige, zum Teil ertragssteigernde Maßnahme für die Arzneipflanzenproduktion eingestuft werden, allerdings besteht ein komplexes Wechselspiel zwischen den Pilz- und Pflanzenarten, wodurch Prognosen über die Auswirkungen der AM auf eine Pflanzenart oder Inhaltsstoffgruppe nicht zulässig sind.