Wissen-News MLU Halle: Forschende entwickeln neuen Wirkstoff gegen weit verbreitetes Pflanzenvirus

19. März 2025, 13:06 Uhr

Ein neuartiger Wirkstoff schützt Pflanzen zuverlässig vor dem am häufigsten auftretenden Virus in Landwirtschaft und Gartenbau: dem Gurkenmosaikvirus. Entwickelt wurde der Wirkstoff von Forschenden der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU).

Das Gurkenmosaikvirus ist im Pflanzenbau gefürchtet. Mehr als 1.200 Arten werden vom Erreger befallen, der von etwa 90 Blattlausarten übertragen wird. Neben Gurken sind beispielsweise Kürbisse, Getreide oder Heil- und Gewürzpflanzen betroffen. Schnell zu erkennen ist das Virus anhand des charakteristischen, mosaikartigen Musters auf den Blättern der befallenen Pflanzen. Diese entwickeln sich schlecht, ihre Erträge können nicht vermarktet werden. Ein Pflanzenschutzmittel gegen das Virus ist in Deutschland nicht zugelassen. 

Immunabwehr in wirksame Bahne lenken

Eine Arbeit von Wissenschaftlern aus Halle könnte jetzt Abhilfe schaffen. Die Forschenden um Sven-Erik Behrens vom Institut für Biochemie und Biotechnologie der MLU haben ein Verfahren entwickelt, das die pflanzliche Abwehr gegen das Virus in effizientere Bahnen lenken soll.

Befällt der Erreger eine Pflanze, nutzt dieser deren Zellen als Wirt. Das Erbgut wird in Form von Ribonukleinsäure-Molekülen (RNAs) in die Pflanze eingebracht und vermehrt sich dort. Der Wirt reagiert mit ersten Abwehrreaktionen des Immunsystems mit Enzym-Scheren, die die Virus-RNA in kleine Teile zerschneiden und so bekämpfen soll. Die dabei entstehenden "small interfering RNAs" (siRNAs) verbreiten sich in der Pflanze und lösen weitere Verteidigungsmechanismen aus. Doch Behrens erklärt: "Insgesamt ist dieser Abwehrprozess nicht besonders effektiv. Bei einer Virusinfektion entstehen sehr viele verschiedene siRNA-Moleküle, von denen nur die wenigsten eine Schutzwirkung haben."

Das Team aus Halle hat eine Methode entwickelt, um gezielt effiziente siRNA-Moleküle zu identifizieren, die weiterverarbeitet werden und somit zu so genannten effizienten doppelsträngigen RNA-Molekülen (edsRNA) kombiniert werden. Diese edsRNAs dienen quasi als Paket, das in den Pflanzenzellen wieder in die effizient antiviral wirksamen siRNAs zerlegt wird. Diese können dann vor Ort ihre schützende Wirkung entfalten.

Überlebensquote jenseits von 80 Prozent

In zahlreichen Laborversuchen konnte die Wirksamkeit der edsRNA-Wirkstoffe bereits gezeigt werden. "Wir haben in unseren Experimenten eine sehr hohe Virenlast verwendet, die alle unbehandelten Pflanzen sterben lässt", sagt Behrens. Waren die Pflanzen behandelt, überlebten 80 bis 100 Prozent.

Die Methode biete dazu auch eine schnelle Antwort auf die häufig auftretenden Mutationen des Virus. Binnen zwei bis vier Wochen könnten die Forschenden den Impfstoff anpassen. "Zeit ist ein sehr wichtiger Faktor: Wenn eine neue Virenvariante auftaucht, können wir sehr schnell neue RNA-Ziele ausmachen und den Wirkstoff entsprechend verändern", erklärt Behrens. Der Ansatz lässt sich dem Forscher zufolge auch auf andere Krankheitserreger übertragen.

Bis zur Zulassung sei es noch ein weiter Weg, auch wird noch an der Art der Gabe des Mittels geforscht. "Wir sind aber davon überzeugt, dass unser Ansatz auch in der Praxis funktionieren kann. Das erste Pflanzenschutzmittel auf der Basis eines RNA-Wirkstoffes ist kürzlich in den USA zugelassen worden", sagt Behrens.

Link zur Studie

Die Studie "A new level of RNA-based plant protection: dsRNAs designed from functionally characterized siRNAs highly effective against Cucumber mosaic virus" ist im Fachjournal "Nucleic Acids Research" erschienen und wurde von der Redaktion als "Breakthrough Article" eingeordnet – ein Label, was nur wenige Prozent der veröffentlichten Artikel in der Zeitschrift erhalten.

idw/jar