Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Molekularer Trick macht Bt-Toxin wieder scharf

18.10.2011
Durch minimale Strukturveränderungen kann das natürliche Insektizid Resistenzen in Schädlingen überwinden.

Das Bodenbakterium Bacillus thuringiensis gilt in der ökologischen wie in der transgenen Landwirtschaft gleichermaßen als Wunderwaffe: Durch eine hochspezifische Wirkweise tötet ein Protein dieses Bakteriums gezielt bestimmte Schädlinge, während Nützlinge in aller Regel verschont bleiben. Dieses sogenannte Bt-Toxin wird in der ökologischen Landwirtschaft als Insektizid versprüht, transgene Bt-Pflanzen produzieren das Gift selbst in ihren Zellen.

Zuletzt ist diese Wunderwaffe jedoch stumpfer geworden: Das Bt-Toxin wirkt so spezifisch, weil es nur dann zum aktiven Gift wird, wenn es im Darm der Insekten auf Zellen mit einer ganz bestimmten Oberflächen-struktur trifft. Gelegentlich führen Zufallsmutationen jedoch dazu, dass sich bei einem Zielorganismus diese Struktur plötzlich ändert. Das Bt-Toxin dockt nicht mehr an, ist nicht mehr tödlich, und die Mutation kann sich innerhalb der Art des Zielorganismus' durchsetzen – er wird resistent.

Teams der University of Arizona und der Universidad Nacional Autónoma de México haben diesen Zusammenhang genau studiert und berichten nun in „Nature Biotechnology“ von einer erfolgreichen Gegenmaßnahme. Die Forscher analysierten die vollständige Interaktion zwischen Bt-Toxin und Darmzellen auf molekularem Level und identifizierten beteiligte Rezeptoren und Enzyme. Dabei stellten die Wissenschaftler fest, dass die Interaktion zwischen Bt-Toxin und einem transmembranen Glykoprotein namens Cadherin dazu führt, dass Enzyme des Insekts einen kleinen Teil des Toxins abspalten. Gleichzeitig fanden die Forscher, dass die rosarote Baumwollkapsel-raupe ihre Resistenz tatsächlich daraus bezieht, dass Mutationen dieses Cadherin verändert haben. Das Bt-Toxin bindet nicht mehr, die Enzyme spalten keinen Teil mehr ab, der tödliche Effekt bleibt aus.

Die Gegenmaßnahme klingt naheliegend, setzt jedoch einige gentechnische Arbeit voraus: Sie umgehen das Cadherin komplett. Die Teams haben dazu das Bt-Toxin molekular so verändert, dass es nicht mehr an ein Cadherin binden muss, sondern selbst in der Lage ist, die Enzyme zu aktivieren, die schließlich einen Teil des Toxins abspalten und so die tödliche Wirkung erzeugen.

Erste Tests mit resistenten Baumwollkapselraupen verliefen erfolgreich. Daraufhin vermuteten die Wissenschaftler, dass ihre Methode eigentlich bei allen Insekten funktionieren müsste, die ihre Resistenz aus Mutationen des Cadherins beziehen. Die Teams schicken normale und veränderte Bt-Toxine an Kollegen in aller Welt, ohne mitzuteilen, welche Variante welche ist. Dann sollten die Toxine an unterschiedlichen resistenten Insekten erprobt werden – was zu einer Überraschung führte. Das veränderte Bt-Toxin wirkte nicht bei allen Insekten mit verändertem Cadherin, dafür jedoch bei manchen Insekten, die ihre Resistenz auf anderem Wege beziehen, da ihr Cadherin unverändert ist.

Offensichtlich ist der Mechanismus komplizierter als vermutet. Die Autoren der Studie raten daher dazu, die Resistenzen auf Einzelfallbasis zu analysieren. Der Agrarkonzern Pioneer will den Ansatz der Forscher gegen die rosarote Baumwollkapselraupe auf jeden Fall erproben.

Quelle:
Bruce E Tabashnik et al. (2011) Efficacy of genetically modified Bt toxins against insects with different genetic mechanisms of resistance; Nature Biotechnology (published online 09 October 2011) doi:10.1038/nbt.1988

| Pflanzenforschung.de
Weitere Informationen:
http://www.pflanzenforschung.de/journal/aktuelles/molekularer-trick-macht-bt-toxin-wieder-scharf?piwik_campaign=newsletter

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Agrar- Forstwissenschaften:

nachricht Feuerbrand bekämpfen und Salmonellen nachweisen
14.06.2017 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

nachricht Das Potenzial nichtheimischer Baumarten für den forstlichen Anbau in Deutschland sachlich prüfen
14.06.2017 | Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Agrar- Forstwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Vorbild Delfinhaut: Elastisches Material vermindert Reibungswiderstand bei Schiffen

Für eine elegante und ökonomische Fortbewegung im Wasser geben Delfine den Wissenschaftlern ein exzellentes Vorbild. Die flinken Säuger erzielen erstaunliche Schwimmleistungen, deren Ursachen einerseits in der Körperform und andererseits in den elastischen Eigenschaften ihrer Haut zu finden sind. Letzteres Phänomen ist bereits seit Mitte des vorigen Jahrhunderts bekannt, konnte aber bislang nicht erfolgreich auf technische Anwendungen übertragen werden. Experten des Fraunhofer IFAM und der HSVA GmbH haben nun gemeinsam mit zwei weiteren Forschungspartnern eine Oberflächenbeschichtung entwickelt, die ähnlich wie die Delfinhaut den Strömungswiderstand im Wasser messbar verringert.

Delfine haben eine glatte Haut mit einer darunter liegenden dicken, nachgiebigen Speckschicht. Diese speziellen Hauteigenschaften führen zu einer signifikanten...

Im Focus: Kaltes Wasser: Und es bewegt sich doch!

Bei minus 150 Grad Celsius flüssiges Wasser beobachten, das beherrschen Chemiker der Universität Innsbruck. Nun haben sie gemeinsam mit Forschern in Schweden und Deutschland experimentell nachgewiesen, dass zwei unterschiedliche Formen von Wasser existieren, die sich in Struktur und Dichte stark unterscheiden.

Die Wissenschaft sucht seit langem nach dem Grund, warum ausgerechnet Wasser das Molekül des Lebens ist. Mit ausgefeilten Techniken gelingt es Forschern am...

Im Focus: Hyperspektrale Bildgebung zur 100%-Inspektion von Oberflächen und Schichten

„Mehr sehen, als das Auge erlaubt“, das ist ein Anspruch, dem die Hyperspektrale Bildgebung (HSI) gerecht wird. Die neue Kameratechnologie ermöglicht, Licht nicht nur ortsaufgelöst, sondern simultan auch spektral aufgelöst aufzuzeichnen. Das bedeutet, dass zur Informationsgewinnung nicht nur herkömmlich drei spektrale Bänder (RGB), sondern bis zu eintausend genutzt werden.

Das Fraunhofer IWS Dresden entwickelt eine integrierte HSI-Lösung, die das Potenzial der HSI-Technologie in zuverlässige Hard- und Software überführt und für...

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Internationale Fachkonferenz IEEE ICDCM - Lokale Gleichstromnetze bereichern die Energieversorgung

27.06.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zu aktuellen Fragen der Stammzellforschung

27.06.2017 | Veranstaltungen

Fraunhofer FKIE ist Gastgeber für internationale Experten Digitaler Mensch-Modelle

27.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Wave Trophy 2017: Doppelsieg für die beiden Teams von Phoenix Contact

27.06.2017 | Unternehmensmeldung

Warnsystem KATWARN startet international vernetzten Betrieb

27.06.2017 | Informationstechnologie

Digitalanzeige mit Touchscreen WAY-AX & WAY-DX von WayCon

27.06.2017 | Energie und Elektrotechnik