Bienenfreundlicher Pflanzenschutz
Biosynthese der Limonoide entschlüsselt
Schädlingsschutz ohne Gefahr für Bienen – „bienenfreundliche“ Limonoide sollen es richten. (Bildquelle: © Ralphs_Fotos / Pixabay)
Ein Forscherteam des John Innes Centre und der Stanford University hat vielleicht ein neues Kapitel im Pflanzenschutz aufgeschlagen: Es lüftete das Geheimnis, wie Pflanzen komplex aufgebaute Limonoide herstellen. Diese könnten im großen Stil als bienenfreundliche Insektizidwirkstoffe genutzt werden.
Einige Wirkstoffe in Insektiziden sind seit längerem im Verruf, auch Nützlinge wie Bienen zu schädigen. Dazu gehören Neonicotinoide, einige Pyrethroide und Carbamate. Ein Ausweg könnte die Verwendung von Limonoiden darstellen. Diese Substanzklasse umfasst recht komplexe pflanzliche Triterpene, die bislang nicht synthetisch hergestellt werden können. Ein Beispiel ist Azadirachtin, ein anti-insektizides, aber bienenfreundliches Limonoid aus dem Neem-Baum. Seine Verwendung als Pflanzenschutzmittelwirkstoff ist jedoch noch begrenzt, da seine Extraktion aus den Bäumen sehr aufwändig ist und den potentiellen Bedarf in der Landwirtschaft nicht deckt.
Nicotiana benthamiana ist eine krautige Pflanzenart aus der Familie der Nachtschattengewächse und ursprünglich in Australien beheimatet. Die mit dem Tabak verwandte Pflanze eignet sich gut als Produktionssystem für Proteine und sekundäre Pflanzenstoffe.
Bildquelle: © Chandres / wikidata, CC BY-SA 3.0
Biosysnthesewege weitgehend aufgeklärt
Das Forschungsteam hat nun 22 Gene u.a. im Erbgut des Zedrachbaums (Melia azedarach) identifiziert, die an der Biosysnthese von Azadirachtin und verwandter Substanzen beteiligt sind. „Nachdem wir jetzt die Gene und Enzyme gefunden haben, die zur Herstellung von Limonoiden benötigt werden, steht die Tür zur biotechnischen Produktion dieser Wirkstoffe offen“, so Hannah Hodgson, Postdoktorandin am John Innes Centre.
Produktionsorganismen stehen bereit
„Nun ist es möglich, einen modifizierten Wirtsorganismus zu verwenden, um diese Verbindungen im großen Stil herzustellen“, ist sich das Team sicher. In Frage kommen im Laboralltag bereits gängige Wirtspflanzen wie Nicotiana benthamiana, einer mit der Tabakpflanze verwandten Art aus Australien.
Das Team hat bereits zwei relativ einfache Limonoide, Azadiron und Kihadalacton A, auf diese Weise hergestellt. Nun sollte auch die Synthese komplexerer Triterpene keine allzu große Hürde mehr darstellen, glauben die Wissenschaftler:innen.
Quelle:
De la Pena, R. (2023): "Complex scaffold remodeling in plant triterpene biosynthesis". In: Science, 2023, Vol. 379, No. 6630. doi: 10.1126/science.adf1017
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Titelbild: Schädlingsschutz ohne Gefahr für Bienen – „bienenfreundliche“ Limonoide sollen es richten. (Bildquelle: © Ralphs_Fotos / Pixabay)
