Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Hilfe zur Selbsthilfe im Pflanzenschutz - Forscher entwickeln Verfahren gegen Teufelszwirn

04.06.2009
Wissenschaftler um Prof. Dr. Ralf Kaldenhoff von der TU Darmstadt haben ein gentechnisches Verfahren entwickelt, mit dem Nutzpflanzen gegen Angriffe des Teufelszwirns gewappnet werden können. Der Teufelszwirn (Cuscuta), ein pflanzlicher Parasit, verursacht vor allem in wärmeren Ländern immense Ernteschäden.

Im Volksmund heißt die Pflanze Teufelszwirn, Jungfernhaar, Kletterhur oder auch Hexenseide. Die Namen deuten schon an, wo für die Landwirtschaft das Problem liegt: Die Pflanze windet sich um Nutzpflanzen und entzieht ihnen Nährstoffe. "Der Teufelszwirn vernichtet nicht selten 20 bis 80 Prozent, manchmal sogar die komplette Ernte", berichtet Prof. Ralf Kaldenhoff vom Arbeitskreis Angewandte Pflanzenwissenschaften der TU Darmstadt.


Forscher der TU Darmstadt haben ein gentechnisches Verfahren zur Bekämpfung des Teufelszwirns entwickelt, der in wärmeren Ländern ganze Ernten vernichten kann. Foto: TU Darmstadt

Das könnte nun bald ein Ende haben, denn der Biologe und seine Arbeitsgruppe haben Tabak- und auch Tomatenpflanzen gentechnisch dazu gebracht, sich gegen den Teufelszwirn zu wehren. "Wir gehen davon aus, dass wir einen allgemeingültigen Abwehrmechanismus gefunden haben, so dass das Verfahren bei allen Nutzpflanzen anwendbar wäre", prophezeit Kaldenhoff.

Teuflischer Zwirn

Der Darmstädter Wissenschaftler erforscht seit vielen Jahren den Teufelszwirn oder Cuscuta, wie er auf Lateinisch heißt. Der Pflanzenparasit richtet vor allem in wärmeren Regionen wie Südamerika oder dem Nahen Osten im Kartoffel-, Getreide-, Soja- und Kaffeeanbau massive Schäden an. Das wurzel- und blattlose Windengewächs ist aber auch in Europa vertreten, wo es teilweise sogar unter Naturschutz steht.

Teufelszwirn "schlängelt" sich über den Boden, bis er eine potenzielle Wirtspflanze "riecht". Der Schmarotzer windet sich zu ihr hin, und schüttet ein sogenanntes Angriffsprotein aus. Dieses weicht die äußeren Zellschichten des Wirts auf, sodass der Schädling mit Hilfe eines sogenannten Klebeproteins eine Art Wurzel in die geschwächten Gewebezellen einhaken kann. Auf diese Weise umklammert der Schmarotzer sein Opfer, rankt an ihm empor und entzieht ihm Nährstoffe für den Eigenbedarf.

Ein Stückchen Eiweiß löst den Würgegriff

Die Forscher haben nun nicht nur herausgefunden, wie es Cuscuta schafft, sich bei der Nutzpflanze einzuhaken, sondern auch, wie man die befallene Pflanze dazu bringt, sich selbst zu schützen: Wenn sich die Teufelsschlinge dem potenziellen Wirt nähert und sein Angriffseiweiß ausschüttet, reagiert die Nutzpflanze zunächst mit einer Ausschüttung von Kalzium.

"Es ist wie ein Streitgespräch zwischen Parasit und Wirt. Die Wirtspflanzen senden typische Kalziumsignale aus, die erste Anhaltspunkte für uns waren, die Interaktionen zu verstehen", umschreibt es Kaldenhoff. "Wir haben dann dieses chemische 'Gespräch' genutzt, um im Sinne der Wirtspflanze in den Mechanismus einzugreifen."

Dazu hat das Forscherteam Tabakpflanzen dazu gebracht, ein Abwehr-Peptid zu produzieren, also einen Teil eines Eiweißes, mit dem der Wirt sich gegen das Angriffsprotein wehren kann. Das Angriffsprotein wird zwar noch immer produziert, doch kann es die äußeren Zellwände der Nutzpflanze nicht mehr aufweichen, weil es blockiert ist. "Diesen sogenannten Inhibitor haben wir als Teil des Angriffsproteins beim Teufelszwirn selbst entdeckt. Er ist praktisch ein eingebauter Selbstschutz, damit sich der Parasit nicht selbst verdaut", erläutert Kaldenhoff.

Die Forscher haben dann zunächst Tabakpflanzen gentechnisch verändert, so dass diese den Inhibitor selbst produzierten, um sich vor dem Schmarotzer zu schützen: "Diesen Abwehrmechanismus haben wir bereits problemlos auf Tomaten übertragen, denn Cuscuta löst offensichtlich immer den gleichen Mechanismus aus", so Kaldenhoff. "Wir glauben daher, dass er auch bei anderen Nutzpflanzen funktioniert."

Umweltverträglichkeit wird im Ausland geprüft

In Deutschland gelten für Freilandversuche mit gentechnisch veränderten Pflanzen strenge Gesetze. "Hierzulande ist aber auch das Interesse geringer als in südlichen Ländern, wo der wirtschaftliche Schaden sehr viel größer ist und zahlreiche Kleinbauern ihre Existenz verlieren", erklärt Kaldenhoff. Deshalb kooperiert die Arbeitsgruppe mit dem Newe Ya'ar Research Center in Israel und der Arab American University-Jenin in Palästina, wo es ausgewiesene Flächen für Freilandversuche mit grüner Gentechnik gibt.

"Hier werden wir die Toxizitätstests durchführen, um herauszufinden, ob der genetische Abwehrmechanismus ohne Auswirkungen auf die Umwelt bleibt", so Kaldenhoff. Vermutlich in der zweiten Jahreshälfte sollen die Versuche starten. Die Tests werden zunächst einmal drei Jahre lang laufen. Bei positivem Verlauf "werden wir dann gemäß den Gesetzen der jeweiligen Länder weiter verfahren", blickt Kaldenhoff in die Zukunft.

Bis dahin wird aber noch einige Zeit vergehen, die Kaldenhoff jedoch nicht ungenutzt verstreichen lassen will. Vor zwei Jahren hat er ein Rezept für eine Lösung gefunden, die das Abwehr-Peptid enthält. Für das günstig herzustellende Spritzmittel gegen den Teufelszwirn hat die TU Darmstadt bereits ein europaweites Patent, doch "unser Ziel ist es, die Lösung weltweit zu vertreiben", berichtet der Darmstädter Biologe.

Jörg Feuck | idw
Weitere Informationen:
http://www.tu-darmstadt.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Sollbruchstellen im Rückgrat - Bioabbaubare Polymere durch chemische Gasphasenabscheidung
02.12.2016 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

nachricht "Fingerabdruck" diffuser Protonen entschlüsselt
02.12.2016 | Universität Leipzig

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Im Focus: Neuer Rekord an BESSY II: 10 Millionen Ionen erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühlt

Magnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden und Japan hat einen neuen Temperaturrekord für sogenannte Quadrupol-Ionenfallen erreicht, in denen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

ICTM Conference 2017: Production technology for turbomachine manufacturing of the future

16.11.2016 | Event News

Innovation Day Laser Technology – Laser Additive Manufacturing

01.11.2016 | Event News

#IC2S2: When Social Science meets Computer Science - GESIS will host the IC2S2 conference 2017

14.10.2016 | Event News

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parkinson-Krankheit und Dystonien: DFG-Forschergruppe eingerichtet

02.12.2016 | Förderungen Preise

Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave

02.12.2016 | Studien Analysen

Nach der Befruchtung übernimmt die Eizelle die Führungsrolle

02.12.2016 | Biowissenschaften Chemie