Dieser Beitrag ist zuerst im Magazin f3 - farm.food.future erschienen.
Die Idee von Biostimulanzien ist, sie vorbeugend an Nutzpflanzen zu geben, damit diese in Stresssituationen stabiler und toleranter reagieren. Das soll Erträge sichern, wenn der Klimawandel, gesellschaftliche Debatten und neue Regulierungen Ackerbauern das Leben schwer machen. Klingt gut. Wieso sind sie trotzdem so umstritten?
Rebecca Melcher: Zuerst einmal ist der Begriff Biostimulanzien erst seit Inkrafttreten einer neuen EU-Verordnung im Juli diesen Jahres richtig definiert. Erst jetzt werden sie als eigenständige Produktgruppe im europäischen Düngemittelrecht gesehen. Bislang war der Begriff äußerst schwammig – das hat in Sachen Glaubwürdigkeit nicht gerade geholfen.
Regulatorischen Rahmen schaffen
Vorher zählten im Grunde alle biologisch aktiven Substanzen wie Aminosäuren, Bakterien und Pilze, Huminstoffe, Biopolymere oder Algen- und Pflanzenextrakte dazu, die irgendwie auf eine Pflanze einwirken. Jetzt ist definiert, dass Biostimulanzien in der Pflanzenproduktion darauf abzielen, die Effizienz der Nährstoffverwertung und die Toleranz der Pflanze gegenüber abiotischem Stress zu steigern. Außerdem sollen sie die Qualitätsmerkmale oder die Verfügbarkeit von im Boden oder in der Rhizosphäre enthaltenen Nährstoffen verbessern.
Allerdings sind nur wegen der Definition nun die anderen Probleme nicht weg: Denn viele auf dem Markt befindlichen Biostimulanzien zeigen den beworbenen Effekt nicht zuverlässig – bei jeder Pflanzenart, Wetterlage oder jeder Bodenbeschaffenheit. Die Wirkweise von Biostimulanzien ist sehr komplex und viele Faktoren beeinflussen ihre Wirksamkeit. Hinzu kommt, dass Effekte von Biostimulanzien unter Idealbedingungen oft kaum sichtbar sind. So kann sich der Landwirt nicht sicher sein, dass ein bestimmter Effekt auch wirklich wegen der Biostimulanzien eingetreten ist. Vielleicht hat er ja auch zufällig die richtige Sorte auf dem richtigen Boden bei den richtigen Klimabedingungen erwischt.
Kandidatenstoffe für Hersteller überprüfen
Ihr habt einen Test entwickelt, der die Wirksamkeit überprüfen soll. Eure Kunden sind Hersteller von Biostimulanzien. Was ist, wenn herauskommt, dass das Mittel nicht wirkt?
Rebecca Melcher:Ja, davor haben einige Hersteller natürlich Angst. Bislang konnten sie das Mittel nur trotzdem auf den Markt bringen. Mit der neuen Verordnung wird ab jetzt ein regulatorischer Rahmen erarbeitet. Dieser berücksichtigt erstmals auch nachgewiesene Wirksamkeit. Daher hoffen wir, dass wir genau zur richtigen Zeit ins Spiel kommen und hier Hand in Hand mit den Entwicklern auf dasselbe Ziel hin arbeiten können.
Letztlich wollen wir sagen können, welches Mittel auf welcher Pflanze auf welchen Böden unter welchen Stressbedingungen welche Wirkung hat. - Dr. Rebecca Melcher
Denn dass eine Wirksamkeit der Biostimulanzien in unseren Test nicht aufzuzeigen ist, heißt nicht zwangsläufig, dass sie nicht vorhanden ist. Wir arbeiten gezielt an neuen Methoden, um das ganze Wirkspektrum von Biostimulanzien abbilden zu können. Schon heute können können wir Wirksamkeiten bereits nachweisen und den Herstellern frühzeitig sagen, ob ihr Kandidatenstoff vielversprechend ist.
So funktioniert der Test
Wie funktioniert der Test? Und was kostet er?
Rebecca Melcher: Die Hersteller geben uns ihre Wirkstoffkomponenten. Wir bringen sie unter Laborbedingungen auf die Wurzel oder das Blatt einer Nutzpflanze auf. Dann setzen wir sie unter Stress, das heißt zum Beispiel Trockenheit oder Hitze. In unserem Test simulieren wir auch noch einen Pathogenbefall. Darauf gibt jede Pflanze eine sogenannte Stressantwort, die wir messen können. Hierbei machen wir uns pflanzliche Signalmoleküle zunutze.
Im Test lesen wir also ab, wie eine Biostimulanz sich auf die Reaktion der Pflanze unter Stress auswirkt. Verringert oder verstärkt sie sie? Oder macht sie vielleicht gar nichts? Schlussendlich fahren wir damit Testreihen unter verschiedenen Anbaubedingungen und werten am Ende noch Ertrag sowie Bio- und Wurzelmasse aus.
Der Vorteil für die Hersteller: Sie sparen im Vergleich zu herkömmlichen Gewächshaus- und Feldversuchen viel Zeit. Außerdem gibt es in unserem Test keine Störfaktoren wie unkontrollierbare Wettereinflüsse und ungewollte Pathogenbefälle. Wir können Fragestellungen auch in komplexeren Versuchs-Setups adressieren und ein Verständnis der Wirkweise erarbeiten. Die Kosten variieren je nach Auftrag. Sie fangen im unteren vierstelligen Bereich an, können aber auch bei mehreren zehntausend Euro liegen.
Feldversuche irgendwann ersetzen?
Wirkungsstudien finden meist über die ganze Vegetationsperiode auf dem Acker statt. Könnt ihr im Labor belastbare Ergebnisse erzielen? Braucht ihr dazu nicht den Feldversuch?
Rebecca Melcher:Es ist eher anders herum. Wenn unser Test so gut wird, wie ich hoffe, kann er Feldversuche künftig weitesgehend ersetzen – abgesehen natürlich von den regulatorisch vorgeschriebenen. Wir planen nämlich, möglichst alle Variablen in unsere Analyse miteinzubeziehen: also Temperatur, Bodenart, Pflanzensorte, Phytohormone oder welche Mikroorganismen überhaupt im Boden vorzufinden sind. Es haben unglaublich viele Parameter Einfluss auf das Pflanzenwachstum und sie alle müssen mit der Wirkweise der Biostimulanzien in Verbindung gebracht werden.
Noch verstehen wir nicht alle Verknüpfungen, aber hoffentlich bald. Wir wollen einen Machine Learning-Algorithmus entwickeln, der unsere eigenen Testreihen und die Daten unserer Kunden durchrechnen soll. Die Maschine kann die Masse an Daten besser analysieren und daher detailiertere Ergebnisse erzielen, als jeder händisch ausgewertete Versuch. Zudem könnte ein Algorithmus – im Gegensatz zum Feldversuch – Wirkweisen unter verschiedensten Bedingungen vorhersagen. Letztlich wollen wir sagen können, welches Mittel auf welcher Pflanze auf welchen Böden unter welchen Stressbedingungen welche Wirkung hat.
Investor gesucht
Das sind große Ziele. Wie weit bist du noch von der Zielgerade entfernt?
Rebecca Melcher: Unser Test funktioniert im Kleinen. In diesem Jahr haben wir mit unserem ersten Kunden den proof of concept erbracht und bewiesen, dass es Unternehmen gibt, die dafür Geld ausgeben wollen. Wir suchen jedoch nach neuem Kapital von strategischen Partnern oder Investoren. Derzeit haben wir noch Privatkapital, um alles zu finanzieren. Der Aufbau der Datenplattform frisst allerdings viel Zeit und Geld. Außerdem ist es für uns wertvoll, so viele Daten wie möglich zu sammeln, zum Beispiel von Unis, anderen Unternehmen oder Kammern.
Der Markt wächst
War es genial oder riskant, dich mit deinem Start-up ausgerechnet auf einen so umstrittenen Markt wie Biostimulanzien zu stürzen?
Rebecca Melcher: Tatsächlich ist der Markt derzeit noch eine Nische. Der Weltmarkt für Pflanzenschutzmittel war 2018 fast 48 Mrd.€ groß. Der Weltmarkt für Biostimulanzien hingegen ist etwa 1 Mrd. € groß. Ich glaube dennoch, dass der Markt wachsen wird. Der europäische Herstellerverband von Biostimulanzien EBIC geht sogar von einem jährlichen Wachstum von 10% aus.
Unabhängig vom Markt der Biostimulanzien brauchen wir alternative Strategien. Der Klimawandel ist real. Und der Zeitgeist daher auf unserer Seite. Chemische Pflanzenschutzmittel sind nicht erst seit der Bienendiskussion in der Gesellschaft umstritten und geraten aufgrund von Resistenzen an ihre Grenzen. Die Anwendung ist zumindest in Deutschland rückläufig. Auch Überdüngung ist ein Problem. Der Markt für Alternativen ist da.
Es gibt kein Pflanzenschutzmittel gegen den Klimawandel. - Dr. Rebecca Melcher
Außerdem gibt es kein Pflanzenschutzmittel gegen den Klimawandel. Pflanzen müssen künftig anders gegen sprunghaft wechselnde Bedingungen wie Hitze, Trockenheit oder Krankheiten gewappnet werden. Biostimulanzien können dafür ein vielversprechendes Hilfsmittel sein. Man muss nur wissen, welche davon unter welchen Bedingungen funktionieren.
Zur Interviewpartnerin
Dr. Rebecca Melcher hat Anfang 2018 das Start-up „Bex-Biotec“ in Münster gegründet. Sie hat am Institut für Biologie und Biotechnologie der Pflanzen an der Westfälischen Wilhelms-Universtität Münster promoviert und in ihrer Doktorarbeit den Test entwickelt.
