Wie in dem Beitrag über das Immunsystem der Pflanzen beschrieben gibt es einige Schlüsselsubstanzen für die Immunabwehr. Inwieweit diese aber in den bestehenden Biostimulantien und Pflanzenaktivatoren eingesetzt werden, entzieht sich meiner Kenntnis. Prinzipiell kann Beta-Aminobuttersäure (BABA) und Jasmonsäure aus China in Großgebinden bezogen werden; die Salizylsäure ist den meisten als schmerzstillendes Medikament bekannt. Es gibt zahlreiche wissenschaftliche Veröffentlichungen über deren Funktion und Wirksamkeit. Mit BABA behandeltes Saatgut führte zu einer Resistenz gegen den Mehltau bei Tomaten. Die Behandlung von Tomaten mit Jasmonsäure verringerte den Befall mit der Roten Spinnmilbe. Gleiches trifft auf den Befall durch die Grüne Pfirsichblattlaus zu. Jasmonsäure induzierte eine Resistenz gegen Botrytis. Bedauerlicherweise gab es bislang keine praktischen Versuche an den landwirtschaftlichen Forschungseinrichtungen. Durch deren Anwendung könnten auf jeden Fall Fungizide, aber auch Insektizide eingespart werden. Da es sich dabei nicht um Pflanzenschutzmittel handelt, das heißt um Wirkstoffe mit einer direkten Wirkung gegen den Schaderreger dürfte auch die Zulassung kein Problem darstellen.
Analoge Verbindungen wurden aber bereits getestet und werden auch eingesetzt, wie z.B. das Acibenzolar-S-Methyl (ASM), das eine analoge Verbindung der Salicylsäure darstellt. In zahlreichen Wildformen und Nutzpflanzen sind Verbindungen enthalten, die ebenfalls das Wachstum und/oder die Pflanzenabwehr stimulieren. Dazu zählen z.B. die Brassinosteroide, die erstmals 1979 aus Raps isoliert wurden. Es sind ungefähr 70 Brassinosteroide bekannt. Interessant ist auch die Tatsache, dass Wasserstoffperoxid die Synthese von Abwehrchemikalien anstoßen kann. Das Wintergrünöl der Niederen Scheinbeere (Gaultheria procumbens) ist eine natürliche Quelle der Methyl-Salizylsäure
Eine weitere Gruppe sind die wachstumsfördernden Mikroorganismen aus der Rhizosphäre (PGPR) sowie eine große Vielzahl anderer Mikroorganismen, die die Immunabwehr fördern, das Wachstum stimulieren oder Schaderreger bekämpfen.
Die Entwicklung neuer Stämme ist relativ einfach, zumal die Gentechnik hier nicht auf Widerstände stößt. Zwei Stämme von Pseudomonas fluorescens erwiesen sich wirksam gegen das Tabkamosaikvirus bzw. gegen die Fusarium-Welke von Rettich. Der Pilz Pythium oligandrum induziert eine Resistenz gegen Fusarium oxysporum und Fusarium culmorum. Nachteil ist das relativ langsame Wachstum des Pilzes. Wildformen von Pseudomonas aeruginosa erzeugt eine Salizinsäure-induzierte Resistenz gegen die Anthracnose (lat.: Colletotrichum lindemuthianum) bei Bohnen.
Besonders wichtig ist die systemisch aktivierte Resistenz (SAR) ; diese fördert einerseits die Resistenz gegen Schaderreger, hilft andererseits bei der Regenration bereits befallener Pflanzen. Gute Ergebnisse mit dem Pflanzenaktivator ASM wurden bei der Bekämpfung von bakteriellen Tomatenkrankheiten erzielt (u.a. Pseudomonas syringae pv. tomato). ASM ist in dem Produkt Actigard von Syngenta enthalten. Das Produkt BioYield von Bayer beruht auf einer Stärkung der induzierten systemischen Resistenz (ISR) durch PGPR-Bakterien. Während die Resistenzinduktion von Actigard sowohl in Gewächshausversuchen als auch in Freilandversuchen bestätigt wurde, konnte dergleichen nicht bei BioYield festgestellt werden. ActiGard hemmte sowohl die Blattläsionen als auch die Fruchtinfektionen. Bayer hat außerdem die Produkte Serenade MAX und Serenade ASO auf den Markt gebracht; beide beruhen auf dem Stamm Bacillus subtilis QST 710. Das erste Produkt kann gegen den Feuerbrand eingesetzt werden; das zweite Produkt soll vorbeigend gegen Botrytis und Sklerotinia wirken. Einer der größten Hersteller ist Novozymes. Das dänische Unternehmen ist auf Enzyme spezialisiert, bietet über die BioAgAlliance (in Kooperation mit Monsanto) aber auch Mikroorganismen an. Die Agrarsparte macht 15 % des Umsatzes aus. Diese Kooperation hat sich zum Ziel gesetzt, 1bis 2015 00 bis 200 Millionen Hektar mit ihren Produkte abzudecken. Das entspricht 25 bis 50 % der landwirtschaftlichen Nutzfläche der USA. Dabei sollen natürliche, gentechnikfreie Produkte zum Einsatz kommen. Derzeit sind acht Produkte mit unterschiedlichen Formulierungen auf dem Markt (siehe Herstellerliste).
Einige Biostimulantien erhöhen die Nährstoffaufnahme. Seetang (in den Produkten MegaFol, Brexil–Zn und MC-Extra enthalten) erhöht die Kaliumaufnahme. So wurde bei Pentakeep V (Wirkstoff ist die 5-Aminolevulinsäure, ein Vorprodukt des Chlorophylls) eine erhöhte Kalzium- und Eisenaufnahme bei Spinat beobachtet.
Weitere Produkte sind Vitazyme (Wirkstoffe sind Brassionosteroide, Triacontanol und Vitamin B2) Environoc 401 (Mikroorganismen-Präparat), Sol-Actif (Poly-Amino-Saccharide). GroZyme ist ein nicht lebender Extrakt aus einem mikrobiellen Fermentationsprodukt. Eine wachstumsstimulierende Wirkung wurde u.a. bei Cannabis festgestellt. Auch hier wird eine bessere Nährstoffaufnahme diskutiert. In Vietnam sorgt BioGro für Furore. Das von australischen und vietnamesischen Wissenschaftlern entwickelte Biostimulanz setzt sich aus vier verschiedenen Bakterienstämmen zusammen, die aus vietnamesischen Reisfeldern gewonnen wurden. Dabei handelt es sich um Stämme von Pseudomonas fluorescens, Candida tropicalis, Bacillus subtilis und Bacillus amyloliquefaciens, die verschiedene positive Eigenschaften miteinander verknüpfen (N-Fixierung, Steigerung der P-Löslichkeit, Abbau der Erntereste). Die Applikation von BioGro hat in allen Versuchsvarianten zu Mehrerträgen von teilweise deutlich über 10 % und zu einer besseren Stickstoffeffizienz geführt. Es konnte die Hälfte der normalen Aufwandmenge an N und an P eingespart werden.
In der Vergangenheit wurden viele Biostimulantien speziell für die Beseitigung von Altlasten entwickelt, u.a für die Beseitigung von Ölverschmutzungen oder zur Beseitigung von PS-Rückständen, z.B. von Atrazin oder anderen mittlerweile verbotenen PS-Mitteln.
Ein interessanter Sonderfall ist die elektromagnetische Biostimulation von Mikroorganismen, aber auch von Saatgut. Ich selber habe vor 12 Jahren mit zwei Mannheimer Erfindern ein Gerät zur elektrostatischen Aufladung entwickelt und testen lassen. Das Gerät habe ich dem Institut für Pflanzenbau der Universität Hohenheim überlassen, die damit im Rahmen von Bachelorarbeiten einige Versuche durchgeführt hatten. Speziell bei gequollenem Saatgut (getestet wurde Raps) ergab sich eine deutliche Förderung der Keimung.
Die biologischen Effekte der elektromagnetischen Biostimulation hängen von der Feldstärke, der Frequenz, der Impulsform, der Modulationsart, der magnetischen Intensität und der Dauer der Behandlung ab. Bei einer Reihe von nützlichen Mikroorganismen (z.B. Bacillus subtilis, Bierhefe) wurde ein gesteigertes Wachstum festgestellt; Bei Trichoderma reseei konnte die Cellulase-Aktvität gesteigert werden, was für die Erzeugung von Biogas und Bioethanol von Interesse ist. Durch gepulste Magnetfelder konnte die Ethanolerzeugung durch die Bierhefe gesteigert werden. Bei Streptomyces noursei wurde eine erhöhte Antibiotika-Produktion festgestellt.
