Pflanzenschutz gegen Insekten- und Pilzbefall

Pflanzenschutz ist ein weiteres Anwendungsgebiet, in dem sich schnell Resistenzen gegen gängige Pestizide schnell entwickeln – wie kürzlich für Strobilurin dokumentiert, einem Pestizid, das ursprünglich aus einem Pilz stammt. Im Geschäftsfeld Bio-Ressourcen werden neuartige und umweltschonende Strategien für den modernen Pflanzenschutz entwickelt, um Schadinsekten bekämpfen zu können, ohne Nichtzielorganismen wie die Biene oder den Menschen zu gefährden. In Kooperation mit universitären Arbeitsgruppen entwickeln wir auf der RNA-Interferenz (RNAi)-Technologie beruhende Ansätze für Anwendungen im Pflanzen­schutz. Mit RNAi können Gene in Zellen und Organismen hochspezifisch ausgeschaltet werden, indem für diese kodierende doppelsträngige RNA eingebracht wird. Ziel ist, mit Hilfe von Modellinsekten wie dem Reismehlkäfer Tribolium castaneum Gene zu identifizieren, deren jeweiliger Counterpart bei Schadinsekten mit Hilfe der RNAi ausgeschal­tet werden soll. Wenn entsprechend modifizierte Nutzpflan­zen wie Raps oder Gerste eine doppelsträngige RNA pro­duzieren, die in Schadinsekten ein nur in ihnen vorkommendes und für ihre Entwicklung essentielles Gen ausschaltet, dann werden diese nach dem Fressen an der betreffenden Pflanze selektiv geschädigt. Durch die hohe Spezifität kön­nen Präzisions­werkzeuge entwickelt werden, die einen nach­hal­tigen und für die Umwelt verträglichen Pflanzenschutz ermöglichen.

Um mit Hilfe der RNAi insektenresistente Kulturpflanzen entwickeln zu können, müssen jedoch ver­schiedene methodische Probleme gelöst werden. So darf die verwendete doppelsträngige RNA das gewünschte Zielgen nur in Schädlingen ausschalten und keinen Einfluss auf die Gene der Nichtzielorganismen haben. Um dies gewährleisten zu können, sind detaillierte Kenntnisse über die Genome ver­schie­dener Modellinsekten erforderlich. Prof. Vilcinskas ist an verschiedenen internationalen Konsortien beteiligt, welche die kompletten Genome ausge­wählter Modellinsekten, wie das des Reismehlkäfers Tribolium castaneum oder der Erbsenblatt­laus Acyrthosiphon pisum, sequenzieren. Gegenwärtig ist die Sequenzierung des Genoms von über 50 Insektenarten abge­schlossen oder in Arbeit. Die dabei erhobenen Daten erlauben die gezielte Suche nach Genen, die nur bei bestimmten Insek­tengruppen vorkommen und für deren Entwicklung essenziell sind.

Die Expression spezifischer Peptide in Pflanzen bietet einen weiteren neuen und hochspezifischen Ansatz für den Pflanzenschutz. Metchnikowin, ein kleines Peptid aus der Fruchtfliege behält seine antifungale Wirksamkeit, wenn es in einer Pflanze exprimiert wird und verleiht z.B. Gerste vollkommenen Schutz gegen pathogene Pilze ohne die nützlichen Pilze auch nur im Ansatz zu beeinflussen.