In der Natur interagieren Organismen durch chemische Signale. Auf dieser Grundlage entwickelten im Projekt DialogProTec die Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) gemeinsam mit Partnern aus Deutschland, Frankreich und der Schweiz einen neuen Lösungsansatz für die Bekämpfung von Pilzerkrankungen wie Esca an Weinreben, der ohne Umweltgifte auskommt. Es ist gelungen, einige solcher Signale aufzuklären und zu manipulieren – dieser „Biohack“ ist zielgenau und wirksam, der ökologische Fußabdruck minimal, so die Wissenschafter.
Den Signalstoffen auf der Spur
Zur Identifizierung der richtigen Signale arbeiteten die Forscher nur mit einzelnen Zellen von Pflanzen und Pilzen. Diese werden auf einem Mikrofluidik-Chip, der als Basis für ein Mini-Ökosystem dient, platziert ohne sich zu berühren. Sie können aber chemisch über einen mikrofluidischen Strom miteinander interagieren. Um diese sichtbar zu machen, statteten die Wissenschafter das Erbgut der Pflanzenzellen mit einem Genschalter und einem Fluoreszenzgen aus. Immer wenn ein Signal das Immunsystem aktiviert, messen die Forscher ein grünes Leuchten.
Zuerst dekodierten die Forscher die chemische Kommunikation zwischen Pilz und Pflanze, die einen Befall begleitet. Dabei stießen sie auf Signalsstoffe, mit denen der Pilz die Immunantwort der Pflanze unterdrückt. Im Anschluss identifiziertes das Team Moleküle, welche die Immunantwort reaktivieren können. Diese können wie eine Impfung für Pflanzen wirken und behandelte Pflanzen können in vielen Fällen den Pilz abwehren.
Inzwischen ist die Technologie auf dem Weg in die praktische Anwendung, sie wird in Kürze auf dem Feld erprobt. Neben der Alternative für Fungizide ist das Projektteam auch auf der Suche nach neuen Ansätzen zur Förderung des Pflanzenwachstums und der Unkrautbekämpfung. Auch hier könnten Signalstoffe künftig Herbizide ersetzen.
Quelle: KIT
