Traditionelle Pflanzenschutzmittel sind Killer – und sollen es auch sein: Möglichst effizient Schädlinge bekämpfen und den Ernteertrag optimieren, das ist ihr Zweck. Allerdings gefährden sie dabei auch Bienen und andere nützliche Insekten. Auf Dauer steht die biologische Vielfalt auf dem Spiel. Ein Team der Technischen Universität München (TUM) hat jetzt eine Alternative zu den giftigen Mitteln entwickelt: Ein biologisch abbaubarer Wirkstoff hält Schädlinge fern ohne sie zu vergiften.
„Es geht nicht nur um Bienen“, sagt Professor Thomas Brück, Inhaber des Werner Siemens-Lehrstuhls für Synthetische Biotechnologie der TU München (TUM). „Ohne die Bienen, die eine Vielzahl von Pflanzen bestäuben, wären nicht nur unsere Supermarktregale ziemlich leer, sondern innerhalb kurzer Zeit wäre auch die Versorgung der Weltbevölkerung mit Nahrung nicht mehr gewährleistet.“
Die jetzt von Brück und seinem Team vorgestellte Alternative zu den synthetisch hergestellten Insektiziden verfolgt deshalb eine andere Strategie: Auf Pflanzen gesprüht wirkt die Substanz ähnlich wie Mückenspray, es verbreitet einen Geruch, der unerwünschte Insekten fern hält. Es vertreibt statt zu töten. Das Abwehrmittel ist biologisch abbaubar und ist ökologisch unbedenklich.
„Mit unserem Ansatz ermöglichen wir einen fundamentalen Wechsel im Pflanzenschutz“, sagt Brück. „Statt Gift zu versprühen, das immer auch nützliche Arten gefährdet, vergrämen wir gezielt nur die Schädlinge.“
Vorbild der Münchner Forscher war die Tabakpflanze. Diese erzeugt in ihren Blättern Cembratrienol, kurz CBT-ol. Mit diesem Molekül schützt sich die Pflanze vor Schädlingen.
Das Team um Professor Brück isolierte diejenigen Abschnitte aus dem Genom der Tabakpflanze, die für die Bildung der CBT-ol-Moleküle verantwortlich sind. Anschließend bauten sie diese in das Erbgut von Coli-Bakterien ein. Gefüttert mit Weizenkleie, einem Nebenprodukt aus Getreidemühlen, produzieren die genetisch veränderten Bakterien nun den gewünschten Wirkstoff.
„Die größte Herausforderung bei der Produktion lag darin, die Wirkstoffe am Ende des Prozesses von der Nährlösung abzutrennen“, erklärt Mirjana Minceva, Professorin für Biothermodynamik am TUM Campus Weihenstephan.
Die Lösung brachte ein spezielle Zentrifugenverfahren, das auch im industriellen Maßstab funktioniert, aber bislang noch nie für die Auftrennung von Produkten aus Fermentationsprozessen eingesetzt wurde.
Erste Untersuchungen belegen, dass das CBT-Spray Pflanzen für Insekten ungiftig ist und trotzdem wirksam vor Blattläusen schützt. Darüber hinaus zeigte sich in den Bioaktivitätstests, dass Cembratrienol eine antibakterielle Wirkung hat. Es könnte daher auch als Desinfektionsspray genutzt werden.
Bildunterschrift Hauptfoto: Bioreaktor des TUM-Forschungszentrums für Weiße Biotechnologiewurde, in dem das CBT-ol hergestellt wurde. (Bild: A. Battenberg / TUM)
Unbehandelte Weizenkeimlinge werden von Blattläusen schnell besiedelt. (Bild: W. Mischko / TUM)
Mit CBT-ol behandelte Weizenkeimlinge meiden die Blattläuse. (Bild: W. Mischko / TUM)