Neuer Abwehrstoff gegen Insekten
Natürliche Farnproteine können Nutzpflanzen gegen Schädlinge schützen
Ein Pteris-Farn (Pteris wallichiana). In dieser Pflanzenfamilie wurden insektizide Proteine gefunden, die gegen wichtige Schädlinge von Mais und Sojabohne wirksam sind (Bildquelle: © Keisotyo, Wikipedia, CC BY-SA 3.0).
Australische Forscher:innen haben die Struktur einer Proteinfamilie in Farnen bestimmt, die Ähnlichkeiten mit den bekannten Cry-Proteinen aus den Bacillus thuringiensis-Bakterien aufweisen. Sie zeigen hohe Wirksamkeit gegen Schmetterlings-Schädlinge, haben aber einen anderen Wirkmechanismen als die Cry-Proteine. Sie können daher auch Schädlinge bekämpfen, die eine Resistenz gegen Cry-Proteine entwickelt haben.
Das US-Unternehmen Corteva Agrisience entdeckte die neue Wirkstoffgruppe mit dem Namen IPD113. Diese Proteine stammen aus Farnen wie verschiedenen Pteris-Arten, die auch als Zimmerpflanzen recht beliebt sind. Nun hat ein australisches Forschungsteam von der La Trobe University in Melbourne die Proteinstruktur näher untersucht.
Strukturanalyse zeigt Ähnlichkeiten zu Cry-Proteinen
„Die Strukturanalyse zeigt, dass diese Proteine, obwohl sie von Pflanzen produziert werden, mehrere Eigenschaften mit bekannten Drei-Domänen-Cry-Proteinen gemeinsam haben, die in der Landwirtschaft bereits zur Insektenbekämpfung eingesetzt werden“, so Forschungsleiterin Marilyn Anderson. Bemerkenswert sei, dass den Farnproteinen ein typisches Teil der Cry-Proteine fehle, die Wirksamkeit gegen Raupen von Schadinsekten sei dennoch vorhanden.
Kristalle von Bt-Proteinen. Die IPD113-Farnproteine haben eine ähnliche Proteinstruktur. Sie enthalten zwei der drei typischen Domänen von Bt-Proteinen. Trotz der fehlenden Domäne sind sie gegen Schadinsekten wirksam.
Bildquelle: © Keisotyo / Wikipedia, CC BY-SA 3.0
Cry-Proteine – häufig auch als Bt-Proteine bezeichnet - können als biologische Schädlingsbekämpfungsmittel versprüht werden. In den vergangenen Jahrzehnten haben zahlreiche Unternehmen auch gentechnisch veränderte Nutzpflanzen erzeugt, in die bakterielle Cry-Gene übertragen wurden. Diese Pflanzen können sich so selbständig vor Schädlingen schützen. Ein Beispiel ist der sogenannte Bt-Mais mit einer Resistenz gegen den Maizünsler. Der Anteil von Bt-Mais am Gesamtmaisanbau in den USA beträgt heute über 90 Prozent, auf 30 Prozent aller Maisflächen weltweit wachsen Bt-Maissorten. Weitere Nutzpflanzen mit gentechnisch übertragenen Bt-Genen sind beispielsweise Sojabohne, Baumwolle, Kuhbohne, Zuckerrohr, Reis und Gemüsepflanzen wie die Aubergine.
Doch vereinzelt haben die Schädlinge Resistenzen gegen die Bt-Proteine entwickelt. Aus diesem Grund ist die Entdeckung der neuen Familie von insektiziden Farnproteine eine vielversprechende Nachricht.
Wirksam auch gegen Bt-resistente Schädlinge
Die Wissenschaftler:innen konnten bei Fütterungsstudien zeigen, dass die Farnproteine gegen die sechs bedeutendsten Insektenschädlinge von Sojabohne und Mais wirksam sind. Ebenso wichtig war der Nachweis, dass zwei IPD113-Proteine auch Herbst-Heerwurm-Varianten bekämpfen können, die bereits Resistenzen gegen die Cry-Proteine Cry1Fa und Cry2A.127 entwickelt haben. Dieser Schädling verursacht schwere Schäden in Maisfeldern. Dieser Befund deutet stark darauf hin, dass Cry- und IPD113-Proteine unterschiedliche Wirkungsmechanismen gegen die Insekten besitzen und die Farnproteine in Fällen von Bt-Resistenzen eine neue Option für den Pflanzenschutz sind.
Quelle:
Wei, J. et al. (2023): „Novel insecticidal proteins from ferns resemble insecticidal proteins from Bacillus thuringiensis“. In: Proceedings of the National Academy of Sciences, 2023; 120 (44). doi: 10.1073/pnas.2306177120
Zum Weiterlesen auf Pflanzenforschung.de:
- MON 810 und seine Folgen - 25 Jahre Bt-Mais-Anbau in Spanien – Wie geht es Schädlingen und Nützlingen?
- Resistente Schadorganismen auf dem Vormarsch - Alternative Maßnahmen zu Pflanzenschutzmitteln notwendig
- Für mehr Klimaresilienz und Ernährungssicherheit - Forscher:innen benennen wichtigste Pflanzeneigenschaften
- Schon gewusst? USA: Kaum noch Hürden für „Genpflanzen“ - Viele gentechnisch veränderte Pflanzen benötigen keine Zulassung mehr
- Pflanzenzüchtung in Zeiten des Klimawandels - Wie notwendig ist Genome Editing?
Titelbild: Ein Pteris-Farn (Pteris wallichiana). In dieser Pflanzenfamilie wurden insektizide Proteine gefunden, die gegen wichtige Schädlinge von Mais und Sojabohne wirksam sind (Bildquelle: © Keisotyo, Wikipedia, CC BY-SA 3.0).
