ProBioControl: Profilierung von Naturstoff-produzierenden Mikroorganismen für die Isolierung neuer antifungaler Naturstoffe und deren potentielle Anwendung als Biokontrollmittel

Die konventionelle Landwirtschaft in Deutschland ist für nahezu die gesamte Belastung der Umwelt mit chemischen Pflanzenschutzmitteln verantwortlich. Mit ca. neun kg/ha/Jahr führt die Nutzung dieser PSM zu einem Verlust an Biodiversität, der Vernichtung von Lebensräumen und der Manifestation von Pestiziden in Nahrungsketten. Zusätzlich verursacht die Landwirtschaft 7,5% der deutschen Treibhausgas-Emissionen und ist damit ein Treiber des Klimawandels.

Die Rate des Biodiversitätsverlusts und der globalen Erwärmung haben bereits ein kritisches Limit überschritten. Dies führt zu extremen klimatischen Ereignissen wie langen und häufigeren Trockenperioden und starken Regenfällen und schwächt die deutschen Ökosysteme. In dieser angespannten Situation sind Pflanzenschädlinge auf dem Vormarsch.

Um diesen Entwicklungen entgegenzuwirken, ist eine Transformation und Neuausrichtung der landwirtschaftlichen Systeme in Richtung einer bioökonomisch verträglichen, nachhaltigen Lebensmittelproduktion unumgänglich. Ein wesentlicher Bestandteil dessen sind Bestrebungen den ökologischen Landbau zu fördern. Doch gerade dieser Form des Anbaus mangelt es an Bekämpfungsmitteln gegenüber Pflanzenpathogenen. Dies führt zu einer Verwundbarkeit des gesamten Sektors. 

Die fungiziden Eigenschaften von bodenbewohnenden Bakterien als natürlichen Bestandteilen der Bodenökosysteme werden erforscht. Dazu werden modernste Metabolomik- und Genomik-Technologien eingesetzt, um die metabolischen Fähigkeiten der hier untersuchten Bakterien umfassend zu bestimmen. Dies wird in einem dreiphasigen Projekt umgesetzt:

1. Identifizierung und Charakterisierung von Bakterien, die ein vielversprechendes Naturstoffprofil aufweisen. Geleitet durch antifungale Bioaktivitätsdaten wird das metabolische Profil der Stämme erfasst und bewertet. Dadurch kann sowohl die Produktion von pflanzenfördernden Substanzen als auch schädlichen Stoffwechselprodukten erkannt werden.

2. Neue Naturstoffe mit antifungaler Aktivität werden isoliert und ihre Struktur aufgeklärt. Die identifizierten Stämme und Naturstoffe werden profiliert. Die antifungale Potenz wird bestimmt und öko-, zell- und phytotoxikologische Tests zur Umweltverträglichkeit durchgeführt.

3. Die vielversprechendsten Bakterien und Naturstoffe werden in Pflanzen-Infektions-Experimenten getestet. Dies ermöglicht die Effektivität der biobasierten Produkte bei der Krankheitskontrolle zu bestimmen.