Eine neue Methode zur Bekämpfung von Pflanzenkrankheiten weckt Hoffnung, Pestizide weiter reduzieren zu können. Forscher der SLU und des James Hutton Institute haben erstmals untersucht, wie sich das sprühinduzierte Gen-Silencing auf andere Mikroorganismen auswirkt.
Die Schwedische Universität für Agrarwissenschaften (Schwedisch: Sveriges lantbruksuniversitet, abgekürzt SLU) ist eine führende Universität in Schweden, die sich auf Agrarwissenschaften, Umweltwissenschaften und verwandte Disziplinen spezialisiert hat. Sie wurde 1977 gegründet und hat ihren Hauptsitz in Uppsala, mit weiteren Standorten in Alnarp, Skara und Umeå.
Die zur Bekämpfung der Kraut- und Knollenfäule eingesetzte RNA störte die mikrobiellen Gemeinschaften, die auf der Oberfläche der Getreidepflanzen leben, nicht und war daher sehr spezifisch. Das bedeutet, dass die Methode in Feldversuchen erprobt werden kann, was ein Schritt in Richtung nachhaltigerer landwirtschaftlicher Systeme ist.
Die Fusarium-Kopffäule ist eine Krankheit, die Getreidekulturen wie Weizen, Gerste, Roggen, Hafer und Mais befällt. Sie wird durch den Pilz Fusarium graminearum verursacht, der die Ähren befällt und dadurch den Ertrag und die Qualität des Getreides verringert. Die Häufigkeit und Schwere dieser Krankheit hat in den letzten Jahren zugenommen und bedroht die weltweite Ernährungssicherheit.
Das sprühinduzierte Gen-Silencing ist eine neue Technik, mit der diese Krankheit bekämpft werden könnte. Dabei wird die Kulturpflanze mit einem Präparat besprüht, das eine doppelsträngige RNA enthält, die bestimmte Gene deaktivieren soll, die der Krankheitserreger zum Befall der Kulturpflanze nutzt. Bevor diese RNA in Feldversuchen eingesetzt wird, muss jedoch sichergestellt werden, dass ihr Einsatz keine unerwünschten Nebenwirkungen hat.
„Wir verwenden eine Art doppelsträngige RNA, die die Produktion bestimmter Proteine, die der Erreger benötigt, um die Pflanze zu infizieren, reguliert oder blockiert“, erklärt Ramesh Vetukuri, der die Arbeit geleitet hat.
Ein Screening aller mikrobiellen Genome auf Pflanzenoberflächen zeigte, dass die Behandlung zu geringfügigen Veränderungen in der Vielfalt und Struktur der bakteriellen Gemeinschaften führte, während die Pilzgemeinschaften relativ unverändert blieben. Die doppelsträngige RNA scheint also ihre Ziele erreicht zu haben, ohne kritische mikrobielle Gemeinschaften zu stören. Dies bedeutet, dass das sprühinduzierte Gen-Silencing zur Bekämpfung der Kraut- und Knollenfäule eingesetzt werden kann, ohne das Gleichgewicht in diesem Ökosystem zu beeinträchtigen.
„Wir sind begeistert, dass wir die ersten sind, die erforschen, wie doppelsträngige RNA-basierte Sprays das Mikrobiom von Getreide beeinflussen. Diese Studie schließt eine bedeutende Lücke in der Forschung zum sprühinduzierten Gen-Silencing und zeigt, dass sie das Potenzial hat, den Pflanzenschutz mit minimalen ökologischen Auswirkungen zu revolutionieren. Ich denke, das ist die Zukunft der nachhaltigen Landwirtschaft“, erklärte Ramesh Vetukuri in einer Mitteilung der Universität.
„Herkömmliche chemische Lösungen können die Umwelt und die öffentliche Gesundheit schädigen, so dass der Bedarf an sichereren Alternativen dringend ist. Unsere Ergebnisse sind eine spannende Entwicklung für die nachhaltige Landwirtschaft“, sagt Poorva Sundararajan.
„Das Verständnis der breiteren ökologischen Auswirkungen innovativer Pflanzenschutzstrategien ist von entscheidender Bedeutung. Unsere Ergebnisse bestätigen, dass das durch Sprühmittel induzierte Gen-Silencing Nutzpflanzen schützen kann, ohne die natürlichen mikrobiellen Interaktionen zu stören, die für die Widerstandsfähigkeit und das Wachstum von Pflanzen unerlässlich sind“, so Mukesh Dubey.
„Dies ist ein spannender Schritt hin zu nachhaltigeren und widerstandsfähigeren landwirtschaftlichen Systemen. Das sprühinduzierte Gen-Silencing stellt eine dringend benötigte umweltfreundliche Alternative zu chemischen Fungiziden und gentechnisch veränderten Pflanzen dar“, sagt Aakash Chawade.