Selektiver Pflanzenschutz Aus die Laus – gezielte Schädlingsbekämpfung mit RNA-Spray

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Viele klassische Insektizide wirken sowohl gegen Schädlinge als auch gegen Nützlinge und sind deshalb EU-weit verboten. Neue, selektive Pflanzenschutzmittel sind nun nötig, um die Ernteerträge zu sichern. Mit einer gezielt wirkenden RNA-Formulierung wollen Forscher die Grüne Pfirsichblattlaus stoppen.

Der Einsatz von chemisch-synthetischen Insektiziden und Pestiziden in der Landwirtschaft hat einen negativen Einfluss auf die Insektenvielfalt und Bienengesundheit. Deshalb hat die EU 2019 die Zulassung von systemisch wirksamen Neonikotinoiden auslaufen lassen, was jedoch zu neuen Problemen in der Landwirtschaft führte: Die Grüne Pfirsichblattlaus (Myzus persicae), eines der Insekten mit den meisten Resistenzen gegen chemisch-synthetische Insektizide, lässt sich seitdem schwer bekämpfen.

Vor allem die Zuckerrübe ist stark betroffen, da die Pflanzenlaus Überträger von mehreren Vergilbungsviren ist, welche zu enormen Einbußen in der Zuckerrübenernte führen. „Wir reden hier von 20 bis 50 Prozent Ertragsverlust nur durch die Viren“, erläutert Maurice Pierry vom Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME. Er leitet das Verbundprojekt ViVe_Beet, das neue Wege finden soll, um Schädlinge auf Pflanzen wirkungsvoll bekämpfen, ohne dabei anderen Organismen zu schaden.

Schädlingsbekämpfung per RNA-Interferenz

Um die Pflanzenlaus nachhaltig und wirksam zu bekämpfen, sind neue Ansätze der Schädlingsbekämpfung dringend erforderlich. Das Fraunhofer IME und die Projektpartner am Julius-Kühn-Institut (JKI) und Institut für Zuckerrübenforschung (IfZ) wählen hierfür einen biologischen, artspezifischen Ansatz und arbeiten gemeinsam daran, die Pflanzenlaus durch RNA-Interferenz (RNAi) zu bekämpfen.

Die RNAi ist eine natürliche Immunantwort der Wirte auf fremdes virales Erbgut, welches oftmals als doppelsträngige RNA (dsRNA) vorliegt. Projektleiter Pierry erklärt: „Viren haben RNA als Erbgut, und wenn diese in die Zelle eines Lebewesens eindringt, in unserem Fall vom Insekt, dann wird diese von einem Enzym namens Dicer in kleinere so genannte small interfering RNA (siRNA) zerteilt. Das Ganze wird dann in einen weiteren Enzymkomplex aufgenommen und als Schablone benutzt, um darauf passende mRNA-Sequenzen abzubauen. Wenn wir diese dsRNA so auswählen, dass sie auf ein lebenswichtiges Gen des Insekts passt, kann man den Organismus dahin bringen, sich durch sein eigenes RNAi-System wirksam zu kontrollieren.“

Mächtiger Pflanzenschutz

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Genetisch auf den Schädling abgestimmt

Zu Beginn des Projekts, mit einer Laufzeit von Oktober 2021 bis September 2024, mussten die Wissenschaftler potenziell wirksame Gene und ihre Basensequenzen identifizieren. Darauffolgend wurde dsRNA, welche spezifisch auf diese Basensequenzen angepasst ist, über biologische Verfahren hergestellt. „Als Erstes mussten wir ein Gen finden, das einen Effekt hat, wenn man es mit dem RNA-Interferenz-Mechanismus ausschaltet“, erklärt Pierry. „Die Effekte variieren von Häutungsproblemen über Rückgang der Nachkommen bis hin zur erhöhten Mortalität der Schädlinge. Nach einigen Tests haben wir schließlich mehrere Gene gefunden, die zu einer hohen Mortalität bei der Blattlaus führen, wenn man sie ausschaltet. Damit war die erste Hürde geschafft.“

Im nächsten Schritt musste eine Formulierung gefunden werden, die das doppelsträngige RNA-Molekül vor möglichen Umweltfaktoren beschützt, etwa Temperatur, Feuchtigkeit, UV und RNA-abbauenden Enzymen. Dieser Schutz sollte so lange halten, bis das RNA-Molekül am Zielort angekommen ist, z. B. im Darm der Blattlaus, wo es dann von der Zelle aufgenommen wird. „Auch da haben wir gute Ergebnisse erlangt“, sagt der Projektleiter. „Das heißt unsere dsRNA ist geschützt von einer Formulierung, die den Effekt verbessert und lange haltbar ist.“

In Labortests hilft das mittel gegen 70 Prozent der Läuse

Inzwischen sind die Forschenden beim dritten Schritt angekommen: den ersten Sprühversuchen direkt an der Zielpflanze. „Wir haben eine RNA-Spray-Methode entwickelt, die wir in Gewächshausversuchen getestet haben. Bei unseren Sprühversuchen kommen wir bisher auf 70 Prozent Mortalität sowie einer Minderung der Populationsgröße. Das ist ein sehr guter Wert“, lautet Pierrys Zwischenfazit.

Der letzte Schritt sind dann Feldversuche, bei denen alle bisher ausgeklammerten Umweltfaktoren einbezogen werden. Diese werden im kommenden Sommer vom JKI und dem IfZ durchgeführt.

Selektiver und nachhaltiger Pflanzenschutz

Der Ansatz des Projektes ViVe_Beet birgt das Potenzial, künftig neue, umweltverträgliche, selektive Pflanzenschutzmittel zu entwickeln. Denn die spezifischen natürlichen Moleküle könnten dabei nicht nur gegen Insekten, sondern auch gegen Viren oder Pilzerreger wirken. „Das Besondere daran ist also, dass die spezifisch angepasste dsRNA eine Wirkung auf den Ziel-Organismus hat, in unserem Fall die Grüne Pfirsichblattlaus, und nicht auf andere Organismen wie uns Menschen oder Nützlinge wie die Biene“, erklärt Pierry.

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