Ein interdisziplin?res Team unter der Leitung von Dr. Timo Schlemmer vom Institut für Pflanzenwissenschaften der Universit?t Regensburg entwickelt eine neue Generation von RNA-Wirkstoffen zur Bek?mpfung landwirtschaftlicher Sch?dlinge. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung mit 800.000 Euro über drei Jahre gef?rdert. Die Landwirtschaft steht vor gro?en Herausforderungen: Klimawandel, Biodiversit?tsverlust, invasive und resistenzentwickelnde Arten bereiten den Landwirten zunehmend Probleme. Pflanzen vor Sch?dlingen zu schützen und gleichzeitig Umweltbelastungen zu minimieren, sei mit den chemisch-synthetischen Pflanzenschutzmitteln der vergangenen Jahrzehnte kaum vereinbar, und ihre Auswirkungen auf Biodiversit?t, Boden- und Wasserqualit?t würden zunehmend kritisiert. ?Eine wirksame Alternative, die Sch?dlinge gezielt bek?mpft und gleichzeitig die Umwelt schont, k?nnte den Pflanzenschutz revolutionieren“, so Dr. Timo Schlemmer.
Foto: Elias Wiedemann Neue Wirkstoffklasse im Pflanzenschutz
Im Projekt ciRcNApp arbeitet sein Team daran, zirkul?re RNA (circRNA) als neue Wirkstoffklasse im Pflanzenschutz zu entwickeln. RNA als Wirkstoffmolekül auch im Pflanzenschutz einzusetzen ist keine neue Idee, aber erst mit der COVID 19-Pandemie konnte die RNA ihre Wirksamkeit unter Beweis stellen. Seit Ende 2023 ist nun ein erstes RNA-basiertes Pflanzenschutzmittel in den USA zugelassen. W?hrend das zugelassene Mittel doppelstr?ngige RNA verwendet, entwickelt das Regensburger Team die Herstellung von circRNA. 百利宫_百利宫娱乐平台￥官网e ringf?rmige Struktur soll die RNA vor enzymatischem Abbau schützen, was ihre Stabilit?t und Wirksamkeit auf dem Feld deutlich verbessern k?nnte. Zudem kann die circRNA durch gezielte Sequenzvariation spezifisch an verschiedene Sch?dlinge oder Krankheitserreger angepasst werden, je nachdem, welche Schutzstrategie den gr??ten Nutzen und das geringste Risiko bietet.
Gene von Sch?dlingen blockieren
Die Technologie basiert darauf, dass circRNA gezielt die Funktion bestimmter Gene in Sch?dlingen oder Krankheitserregern von Pflanzen blockiert. Damit k?nnten beispielsweise Insekten wie der Kartoffelk?fer oder pilzliche Schaderreger wie Ustilago maydis wirksam bek?mpft werden, ohne andere Organismen zu beeintr?chtigen. Der Wirkmechanismus beruht nicht auf RNA-Interferenz wie bei dem in den USA bereits zugelassenen Wirkstoff und ist noch nicht vollst?ndig gekl?rt. ?Es konnte jedoch bereits gezeigt werden, dass die zirkul?re RNA sequenzspezifisch wirkt, indem sie vermutlich an die Boten-RNA des Zielorganismus bindet und so die Bildung überlebenswichtiger Proteine blockiert“, sagt Timo Schlemmer. Da die Boten-RNA zwischen verschiedenen Arten hochspezifisch ist, führt dies zum Tod des Sch?dlings, w?hrend Nicht-Zielorganismen und Nützlinge unbeeintr?chtigt bleiben.
?Im Vergleich zu herk?mmlichen chemisch-synthetischen Pflanzenschutzmitteln bieten circRNAs entscheidende Vorteile“, so Timo Schlemmer. ?Sie sind hochselektiv, biologisch abbaubar und hinterlassen keine toxischen Rückst?nde in Boden oder Wasser. Zudem ist ein erweitertes Wirkungsspektrum denkbar, da circRNAs nicht auf den RNA-Interferenz-Mechanismus angewiesen sind.“ ciRcNApp sei ein entscheidender Schritt in Richtung nachhaltiger Landwirtschaft. Die Forschung k?nne den Weg für eine neue Generation umweltfreundlicher Pflanzenschutzmittel ebnen und langfristig den Einsatz chemisch-synthetischer Pflanzenschutzmittel reduzieren.
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Dr. Timo Schlemmer
Plant RNA-Transport
Universit?t Regensburg
Tel: 0941 943 3021
Mail: circRNA@uni-regensburg.de