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Internationale Studie unter Beteiligung der Justus-Liebig-Universität Gießen analysiert das Potenzial von doppelsträngiger RNA zur Bekämpfung von Pflanzenviren
Pflanzenviren verursachen weltweit Ernteverluste in Milliardenhöhe und stellen insbesondere für Gemüse-, Obst- und Spezialkulturen eine wachsende Herausforderung dar. Große Hoffnungen ruhen daher auf Ribonukleinsäure (RNA)-basierten Pflanzenschutzstrategien. Dabei werden Pflanzen mit künstlich hergestellter doppelsträngiger RNA behandelt, die gezielt die gezielt virale Erbinformation erkennt und deren Vermehrung hemmt. Die Technologie gilt als hochspezifisch und potenziell umweltfreundlicher als viele konventionelle Pflanzenschutzmittel. Forschende der Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU), der Université de Strasbourg/CNRS, der Hochschule Bielefeld und der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf haben die Möglichkeiten und Grenzen des Einsatzes von doppelsträngiger RNA (dsRNA) zur Bekämpfung von Pflanzenviren untersucht und erstmals allgemeine Designprinzipien für zukünftige RNA-Trägersysteme in der Pflanzenproduktion entwickelt. Ihre umfassende Analyse ist in der Fachzeitschrift „Nature Plants“ veröffentlicht worden.
So vielversprechend die ds-RNA-Technologie ist – es gibt auch Hürden: Das zentrale Problem besteht darin, dass die RNA-Moleküle zunächst in die Pflanzenzellen gelangen müssen. „Hier liegt die größte Herausforderung“, so Prof. Dr. Karl-Heinz Kogel, einer der beiden Letztautoren der Studie und ehemaliger Direktor des Instituts für Phytopathologie der JLU. „Während zahlreiche Studien über erfolgreiche Anwendungen berichten, wird häufig unterschätzt, dass Viren sich im Inneren der Pflanzenzellen vermehren.“ Eine wirksame Virusbekämpfung setzt daher voraus, dass die aufgesprühte RNA biologische Barrieren wie Blattoberfläche, Zellwand und Zellmembran überwinden kann.
Die Autorinnen und Autoren analysierten die internationale Literatur zu einer Vielzahl künstlicher und biologischer Trägersysteme, die RNA-Moleküle schützen und ihren Transport in Pflanzenzellen erleichtern sollen. Viele Nanocarrier erhöhen nachweislich die Stabilität der RNA auf der Pflanzenoberfläche. Für eine effiziente „Zustellung“ in das Zellinnere und damit für einen verlässlichen antiviralen Schutz unter Praxisbedingungen fehlen jedoch bislang häufig überzeugende experimentelle Nachweise. „Unsere Auswertung zeigt, dass die Möglichkeiten dieser Technologie groß sind“, sagt Prof. Kogel. „Wir legen hier erstmals eine systematische Analyse der größten Hindernisse für RNA-basierte Virusbekämpfung vor. Viele dieser biologischen Barrieren werden in der aktuellen Diskussion unterschätzt. Ihre Überwindung entscheidet darüber, ob RNA-Technologien künftig den Sprung vom Labor auf das Feld schaffen.“
Auf Basis ihrer Analyse entwickelten die Forschenden Designprinzipien für zukünftige RNA-Trägersysteme. Diese sollen dazu beitragen, neue Generationen von Nanocarriern für landwirtschaftliche Anwendungen zu entwickeln. Dabei setzen die Forschenden auf biologisch abbaubare und regulatorisch akzeptable Materialien.
„Unsere Studie liefert einen wichtigen Orientierungsrahmen für die zukünftige Entwicklung nachhaltiger Pflanzenschutzstrategien und zeigt auf, welche wissenschaftlichen Fragen gelöst werden müssen, bevor RNA-basierte Technologien ihr volles Potenzial im Feld entfalten können“, resümiert Prof. Kogel.
Die Erstautorin der Studie, Dr. Ana Sede, wird durch die Dr.-Ernst-Leopold-Klipstein-Stiftung mit einem Postdoc-Stipendium unterstützt. Die an der JLU ansässige Klipstein-Stiftung fördert Projekte zur Schaffung einer zukunftsfähigen Agrar- und Forstwirtschaft.
Prof. i.R. Dr. Karl-Heinz Kogel
Institut für Phytopathologie
E-Mail: karl-heinz.kogel@agrar.uni-giessen.de
Sede, A.R., Moorlach, B., Galli, M. et al. The unfulfilled potential of nanocarriers for RNA delivery in antiviral crop protection. Nat. Plants (2026).
https://doi.org/10.1038/s41477-026-02323-7
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten
Biologie, Tier / Land / Forst
überregional
Forschungsergebnisse
Deutsch
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