Kolbenbrand bei Mais und Kopfbrand bei Hirse

Sporisorium reilianum ist ein biotropher Brandpilz mit zwei wirtsangepassten Formen: S. reilianum f. sp. zeae befällt vor allem Mais, S. reilianum f. sp. reilianum vor allem Sorghum-Hirse. Die Infektion erfolgt meist im Boden an jungen Wurzeln und bleibt lange unauffällig. Erst zur Blüte werden Kolben oder Rispen durch schwarze Sporenlager und blattartige Strukturen ersetzt.

Die Krankheit wird bei Mais meist als Kolbenbrand oder Rispenbrand bezeichnet, bei Hirse als Kopfbrand. Der Erreger lebt zunächst unauffällig im Pflanzengewebe und kann die junge Pflanze systemisch besiedeln. Sichtbare Symptome erscheinen häufig erst beim Schieben der männlichen und weiblichen Blütenstände.

Bei befallenen Pflanzen werden Teile oder die gesamte Infloreszenz durch schwarze, staubende Teliosporenlager ersetzt. Befallene Einzelpflanzen können dadurch den Ertrag vollständig verlieren; ein gleichmäßig starker Befall des gesamten Bestands ist jedoch nicht zwingend.

Für die Diagnose muss der Erreger von Maisbeulenbrand durch Ustilago maydis unterschieden werden: Beim Kolbenbrand stehen vor allem die Blütenstände im Vordergrund, während Maisbeulenbrand typische tumorartige Gallen an verschiedenen oberirdischen Pflanzenteilen bildet.

• Die frühen Entwicklungsstadien bleiben meist symptomarm; gelegentlich treten schwaches Wachstum oder rötlich-violette Verfärbungen auf.
• Zur Blüte fehlen Körner teilweise oder vollständig.
• Maiskolben und/oder Rispen werden verkürzt, deformiert oder durch blattartige Strukturen und schwarze Sporenlager ersetzt.
• Die zunächst hellen bis grauen Sori reißen auf und setzen große Mengen schwarzbrauner Teliosporen frei.
• Bei Sorghum erscheinen entsprechende Symptome an der Rispe; einzelne Blütenstände können vollständig in ein staubendes Sporenlager umgewandelt sein.

Eine sichere Bestimmung bei unklaren Fällen sollte über eine pflanzenbauliche oder pflanzenpathologische Diagnosestelle erfolgen, insbesondere wenn nur unspezifische Wachstums- oder Blattverfärbungen vorliegen.

Die wichtigste Infektionsquelle sind langlebige Teliosporen im Boden. Sie keimen unter geeigneten Bedingungen, bilden haploide Sporidien und nach der Paarung kompatibler Zelltypen infektiöse dikaryotische Hyphen. Diese dringen meist in sehr junge Pflanzen über die Wurzelregion ein.

Der Pilz kann mit dem Wachstum der Pflanze in Richtung Vegetationspunkt und Blütenmeristem wachsen, ohne zunächst deutliche Gewebeschäden zu verursachen. Bei der Blütenbildung entwickelt er sich im Infloreszenzgewebe weiter und bildet dort die später sichtbaren Sporenlager. Sporen werden anschließend durch Wind, Regen, Bodenbewegung, Erntearbeiten und verunreinigtes Saatgut verbreitet.

Die Infektionswahrscheinlichkeit wird durch anfällige Sorten, warmen Boden, geeignete Bodenfeuchte während des Auflaufens, wiederholten Mais- oder Sorghumanbau und hohe Sporenbelastung des Standorts begünstigt. Die genaue Bedeutung einzelner Umweltfaktoren variiert nach Wirt, Isolat und Standort.

Teliosporen überdauern im Boden und können über mehrere Jahre infektiös bleiben. Bei Feuchtigkeit und geeigneten Temperaturen keimen sie und bilden ein Basidium mit Sporidien. Kompatible Sporidien verschmelzen; daraus entsteht das infektiöse dikaryotische Myzel.

Die Infektion erfolgt überwiegend im Keimlingsstadium, besonders im Bereich junger Wurzeln und des Spross-Wurzel-Übergangs. Danach wächst der Pilz biotroph und weitgehend symptomlos im Inneren der Pflanze. Erst beim Übergang zur Blütenbildung erreicht er das Blütenmeristem.

Im Mais ist vor allem S. reilianum f. sp. zeae pathogen; bei Sorghum ist vor allem f. sp. reilianum angepasst. Die Formen können jeweils begrenzt Gewebe des anderen Wirts besiedeln, entwickeln dort aber gewöhnlich keine voll ausgeprägte Kopfbrandkrankheit.

Bereits systemisch infizierte Pflanzen lassen sich während der Saison praktisch nicht kurativ heilen. Sobald die typischen Sori sichtbar werden, sollten Einzelpflanzen bei trockenem Wetter vorsichtig entfernt werden, bevor die Sporen massenhaft freigesetzt werden. Befallene Pflanzenreste sind aus dem Bestand zu bringen und entsprechend den örtlichen Vorgaben zu entsorgen; eine Verteilung über den Kompost ist zu vermeiden.

Für größere Flächen stehen vor allem vorbeugende Maßnahmen im Vordergrund: geeignete resistente oder tolerante Sorten, gesundes Saatgut, Fruchtfolge und Hygiene. Nach der Ernte sollte die Sporenverteilung durch unnötige Boden- und Ernterückstandsbewegung begrenzt werden. Bei wiederkehrendem Befall ist eine Beratung durch Landwirtschaftskammer, Pflanzenschutzdienst oder eine pflanzenpathologische Diagnosestelle sinnvoll.

Im Haus- und Kleingarten sind mechanische und kulturtechnische Maßnahmen am wichtigsten: befallene Maiskolben oder Rispen frühzeitig in einem geschlossenen Behälter aus dem Bestand entfernen, Werkzeuge reinigen, kein Saatgut von befallenen Pflanzen zurückbehalten und in der nächsten Saison eine Nichtwirtkultur beziehungsweise eine ausreichend weite Fruchtfolge einplanen.

Eine direkte biologische Behandlung mit zuverlässig nachgewiesener Wirkung ist für die praktische Bekämpfung in Deutschland nicht allgemein etabliert. Pflanzenstärkungsmittel oder Mikroorganismen sollten daher nicht als sichere Heilung beworben werden. Der wichtigste biologische Ansatz ist die Nutzung genetisch widerstandsfähiger Sorten und die Förderung eines gleichmäßigen, kräftigen Auflaufs.

• Für Deutschland geeignetes, zertifiziertes und möglichst gesundes Saatgut verwenden; Saatgut nicht aus sichtbar befallenen Beständen gewinnen.
• Sorten oder Hybriden mit nachgewiesener Toleranz beziehungsweise Resistenz gegen Kolbenbrand bevorzugen. Die Resistenz ist nicht gegen alle Erregerpopulationen gleich wirksam.
• Mais und Sorghum nicht über mehrere Jahre ununterbrochen auf derselben Fläche anbauen. Eine weite Fruchtfolge mit Nichtwirten senkt die Sporenbelastung, beseitigt sie aber nicht sofort.
• Befallene Pflanzen und Infloreszenzen möglichst vor dem Aufplatzen der Sori vorsichtig entfernen und nicht auf dem Hauskompost oder im eigenen Saatgutbestand verwenden.
• Erde, Maschinen, Schuhe und Werkzeuge nicht unnötig von befallenen auf bislang unbelastete Flächen verschleppen.
• Auf gleichmäßigen Feldaufgang und geringe Keimlingsverluste achten; tiefe oder verzögerte Aussaat kann das Risiko je nach Standort erhöhen.

• Der Pilz gehört zu den Brandpilzen innerhalb der Ustilaginaceae und ist obligat biotroph: Für seine vollständige Entwicklung benötigt er lebendes Wirtsgewebe.
• Die auffälligen schwarzen Sporenlager entstehen erst spät, obwohl die Infektion bereits kurz nach dem Auflaufen erfolgen kann.
• Die Art umfasst wirtsangepasste Formen: Die Maisform verursacht vor allem Kolbenbrand an Zea mays, die Sorghumform vor allem Kopfbrand an Sorghum.
• Bei befallenen Maispflanzen können sowohl die männliche Rispe als auch der weibliche Kolben betroffen sein, abhängig vom Verlauf der Besiedlung des Blütenmeristems.
• Die älteren Gattungsnamen Ustilago, Sphacelotheca und Sorosporium erscheinen noch in älterer Literatur und bei historischen Krankheitsbezeichnungen.