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Neue Wege im Pflanzenschutz: Ein Team an der Universität Regensburg setzt auf zirkuläre RNA statt Chemie
Ein interdisziplinäres Team unter der Leitung von Dr. Timo Schlemmer vom Institut für Pflanzenwissenschaften der Universität Regensburg entwickelt eine neue Generation von RNA-Wirkstoffen zur Bekämpfung landwirtschaftlicher Schädlinge. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung mit 800.000 Euro über drei Jahre gefördert. Die Landwirtschaft steht vor großen Herausforderungen: Klimawandel, Biodiversitätsverlust, invasive und resistenzentwickelnde Arten bereiten den Landwirten zunehmend Probleme. Pflanzen vor Schädlingen zu schützen und gleichzeitig Umweltbelastungen zu minimieren, sei mit den chemisch-synthetischen Pflanzenschutzmitteln der vergangenen Jahrzehnte kaum vereinbar, und ihre Auswirkungen auf Biodiversität, Boden- und Wasserqualität würden zunehmend kritisiert. „Eine wirksame Alternative, die Schädlinge gezielt bekämpft und gleichzeitig die Umwelt schont, könnte den Pflanzenschutz revolutionieren“, so Dr. Timo Schlemmer.
Im Projekt ciRcNApp arbeitet sein Team daran, zirkuläre 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. Während das zugelassene Mittel doppelsträngige RNA verwendet, entwickelt das Regensburger Team die Herstellung von circRNA. Diese ringförmige Struktur soll die RNA vor enzymatischem Abbau schützen, was ihre Stabilität und Wirksamkeit auf dem Feld deutlich verbessern könnte. Zudem kann die circRNA durch gezielte Sequenzvariation spezifisch an verschiedene Schädlinge oder Krankheitserreger angepasst werden, je nachdem, welche Schutzstrategie den größten Nutzen und das geringste Risiko bietet.
Die Technologie basiert darauf, dass circRNA gezielt die Funktion bestimmter Gene in Schädlingen oder Krankheitserregern von Pflanzen blockiert. Damit könnten beispielsweise Insekten wie der Kartoffelkäfer oder pilzliche Schaderreger wie Ustilago maydis wirksam bekämpft werden, ohne andere Organismen zu beeinträchtigen. Der Wirkmechanismus beruht nicht auf RNA-Interferenz wie bei dem in den USA bereits zugelassenen Wirkstoff und ist noch nicht vollständig geklärt. „Es konnte jedoch bereits gezeigt werden, dass die zirkuläre 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 Schädlings, während Nicht-Zielorganismen und Nützlinge unbeeinträchtigt bleiben.
„Im Vergleich zu herkömmlichen chemisch-synthetischen Pflanzenschutzmitteln bieten circRNAs entscheidende Vorteile“, so Timo Schlemmer. „Sie sind hochselektiv, biologisch abbaubar und hinterlassen keine toxischen Rückstände 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 könne den Weg für eine neue Generation umweltfreundlicher Pflanzenschutzmittel ebnen und langfristig den Einsatz chemisch-synthetischer Pflanzenschutzmittel reduzieren.
Dr. Timo Schlemmer
Plant RNA-Transport
Universität Regensburg
Tel: 0941 943 3021
Mail: circRNA@uni-regensburg.de
https://www.circnapp.de/
https://blog.uni-regensburg.de/praeziser-pflanzenschutz-zielgenau-und-biologisch...
Maisversuchspflanzen im Labor
Source: Elias Wiedemann / UR
Criteria of this press release:
Journalists, all interested persons
Biology
transregional, national
Research projects
German
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