Bekämpfung von Getreidepilzen: Natürliche Alternative zum chemischen Pflanzenschutz

Pathogene Pilze der Gattung Fusarium sind ursächlich für eine Vielzahl schwerwiegender Pflanzenkrankheiten im Getreideanbau, die meist unter dem Begriff „Ährenfusariosen“ zusammengefasst werden und weltweit für immense Ernteverluste und Nahrungsmittelverunreinigungen sorgen.

Der Einsatz konventioneller chemischer und biologischer Pflanzenschutzmittel ist nicht nur umweltschädlich, sondern auch immer öfter wirkungslos, da Fusarien zunehmend Resistenzen gegen die wenigen noch zugelassenen Wirkstoffe entwickeln.

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Justus-Liebig-Universität Gießen(JLU) haben nun mit Kolleginnen und Kollegen der französischen Universität Nizza-Sophia Antipolis ein innovatives, hochspezifisches Verfahren entwickelt, mit dem sich der Getreidepilz Fusarium graminearum gezielt unschädlich machen lässt. Der Vorteil dieser Technik ist die hohe Selektivität. Somit werden negative Effekte auf Nützlinge, wie Bienen, und auch den Menschen verhindert. Die Ergebnisse sind in Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlicht worden.

Schlüsseltechnologie des Verfahrens ist die RNA-Interferenz-Technik (RNAi-Technik). Sie basiert auf einem natürlichen Regelmechanismus, für dessen Entdeckung 2006 der Nobelpreis für Physiologie/Medizin vergeben wurde. Von Pflanzen wird der RNAi-Mechanismus normalerweise genutzt, um auf Umweltveränderungen schnell reagieren zu können und zum Beispiel Viruserkrankungen abzuwehren. Die Pflanzen bilden dabei kurze RNA-Fragmente (small interfering RNA, siRNA), die sowohl die Regulation eigener Gene kontrollieren, als auch zur Inaktivierung von Gene eindringender Parasiten oder Viren fähig sind und die Pflanze so vor Krankheit schützen.

Dem Team von Prof. Dr. Karl-Heinz Kogel vom Institut für Phytopathologie und Angewandte Zoologie der JLU gelang es Pflanzen zu züchten, die ein RNAi-Molekül produzieren, das den Getreidepilz Fusarium graminearum gezielt unschädlich macht. Bei Gerste und bei der Acker-Schmalwand erzielten die Forscherinnen und Forscher damit eine außergewöhnlich hohe Widerstandsfähigkeit gegen den Pilz.

Die RNAi-Technik lässt sich im Pflanzenschutz – wie im Gießener Ansatz – biotechnologisch nutzen, zudem könnte die Technik aber auch in abgewandelter Form im konventionellen Anbau genutzt werden. Langfristig wird diese innovative Methode chemische und biologische Pflanzenschutzmittel ersetzen können, zumal sie – über die für einen Organismus spezifischen RNAi-Moleküle – an alle Schädlinge beziehungsweise Erreger angepasst werden kann.

Publikation:
Aline Koch, Neelendra Kumar, Lennart Weber, Harald Keller, Jafargholi Imani, Karl-Heinz Kogel: Host-induced gene silencing of cytochrome P450 lanosterol C14α-demethylase-encoding genes confers strong resistance to Fusarium spec. Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). DOI: 10.1073/pnas.1306373110
Kontakt:
Prof. Dr. Karl-Heinz Kogel
Institut für Phytopathologie und Angewandte Zoologie
Heinrich-Buff-Ring 26-32, 35392 Gießen
Telefon: 0641 99-37490