Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME

Die Kernkompetenzen des Fraunhofer IME gliedern sich in zwei Bereiche, »Molekulare Biotechnologie« und »Angewandte Oekologie«, deren Aktivitäten auf vier Standorte verteilt sind. In Aachen und Münster etablieren wir bedarfsoptimierte Pflanzen, tierische Zellen und Mikroorganismen für verschiedene industrielle Anwendungen. Am Institutsteil Bioressourcen in Gießen, der dem Forschungsbereich »Molekulare Biotechnologie« zugehörig ist, entsteht ein weltweit einzigartiges Zentrum für die Erschließung von Bioressourcen. Der Bereich »Angewandte Oekologie« in Schmallenberg befasst sich mit der Risikobewertung von synthetischen und biogenen Stoffen für Umwelt und Verbraucher. 

Der Klimawandel und die intensive Landwirtschaft begünstigen die Ausbreitung von Schadinsekten. Gleichzeitig geraten herkömmliche Insektizide aufgrund von Umwelt- und Gesundheitsrisiken sowie zunehmender Resistenzen unter Druck. Mit Calantha® (Wirkstoff: Ledprona) hat GreenLight Biosciences 2023 in den USA die Zulassung für das weltweit erste RNAi-Spray erhalten. Eine aktuelle Studie von GreenLight Biosciences, dem Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME (Abteilung Bioressourcen) und der Justus-Liebig-Universität Gießen erläutert den Wirkmechanismus. Das Spray schaltet gezielt ein lebenswichtiges Gen im Kartoffelkäfer aus und löst darüber hinaus einen bisher nicht beschriebenen sekundären Effekt aus, der zu einer tödlichen Anreicherung von Proteinen im Körper des Insekts führt. Die Studie belegt die Spezifität der dsRNA und identifiziert die durch die Herunterregulierung verursachte nachfolgende Proteasom-Fehlfunktion als Wirkmechanismus von Ledprona.

24 Doktorand*innen von den Standorten aus Aachen, Schmallenberg und Gießen kamen zum PhD Seminar des Fraunhofer IME zusammen und präsentierten ihre innovativen Forschungsarbeiten. Die zweitägige Veranstaltung bot Zeit für Networking und anregenden Austausch.

Zum Abschluss des erfolgreichen Projekts »PERSPECTIVE – Nachhaltige, marktorientierte Sondierungsforschung zur Herstellung und Anwendung von bioaktiven Substanzen auf Triterpenoidbasis«, das vom BMFTR gefördert wurde, laden die Verbundpartner Sie am Donnerstag, dem 29. Januar 2026, in das Forschungszentrum Garching zum Symposium »Innovative Wege der Triterpenoid-Forschung: Von der Genomik zur Anwendung« ein. Das Team der FuE-Partner, bestehend aus dem Fraunhofer IME, der TUM, der Phytowelt GreenTechnologies GmbH und der VivaCell Biotechnology GmbH, freut sich auf einen inspirierenden Austausch. Treffen Sie uns und diskutieren Sie mit!

Der Kartoffelkäfer (CPB, Leptinotarsa decemlineata) ist ein verheerender Super-Schädling für Kartoffelkulturen in der nördlichen Hemisphäre. Chemische Bekämpfungsmethoden sind teuer, schädlich für Nicht-Zielarten und ineffizient, da CPB-Populationen schnell Resistenzen gegen mehrere Klassen von Insektiziden entwickeln können. Doppelsträngige RNA (dsRNA) bietet die Möglichkeit einer nachhaltigen und gezielten Bekämpfung des CPB durch RNA-Interferenz (RNAi). Ein dsRNA-Wirkstoff (Ledprona, vermarktet als Calantha®), der auf die Proteasom-Untereinheit β5 (PSMB5) abzielt, erreicht eine effiziente Unterdrückung der PSMB5-Genexpression und Proteinsynthese, was zum Tod des CPB führt und Kulturpflanzen im Labor und auf dem Feld schützt. Um die Wirkungsweise von Ledprona genauer zu verstehen, wurden die Expressionsniveaus anderer Proteasom-Untereinheit-Gene und -Proteine und entsprechend die Akkumulation von ubiquitinierten Proteinen in mit Ledprona behandelten CPB-Larven gemessen. Diese Studie bestätigt die starke Herunterregulierung von PSMB5-mRNA und PSMB5-Protein sowie die systemische Hochregulierung anderer Proteasom-Transkripte und die Anreicherung von Zellabfällen in Form von Ubiquitin-markierten Degrons, die mit der Larvensterblichkeit korrelieren. Diese umfassende Charakterisierung der Wirkungsweise von Ledprona erweitert unser bisheriges Wissen über das einzige sprühbare dsRNA-Pestizid mit behördlicher Zulassung in den Vereinigten Staaten und könnte zukünftige Bemühungen zur Bekämpfung von CPB erleichtern.

Die Schilf-Glasflügelzikade beherbergt neben Krankheitserregern auch symbiotische Bakterien, die bei der Anpassung an neue Wirtspflanzen eine Rolle spielen könnten.

In der diesjährigen Ausgabe des Newsletters Bereich Angewandte Oekologie möchten wir Ihnen unsere Forschungsarbeiten zum Thema »Boden« vorstellen.

• Erfassung der Belastung landwirtschaftlich genutzter Flächen mit Bioziden, Arzneimitteln und Pflanzenschutzmitteln in Deutschland
• MetaInvert: Entwicklung von Standards für genetische Methoden zur Einbeziehung von Bodeninvertebraten in Überwachungsprogramme
• BioDive4Soil - Wie viel Leben steckt in unseren Böden?
• Im Porträt: Dr. Sebastian Kühr, Leiter unser Nachwuchsgruppe »B-Pol«

Das EUROPE HORIZON Projekt »BORN - BiObased theRmal-resistaNt food packaging« unter Beteiligung des Fraunhofer IME und des Fraunhofer ITEM ist in Pozzuoli, Italien erfolgreich gestartet. 

In den nächsten 3 Jahren wird in diesem Projekt die verbesserte Bioabbaubarkeit und die geringe Ökotoxizität neuentwickelter Materialien untersucht.