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pte20190821015 Forschung/Technologie, Umwelt/Energie

Impfbaukasten für Pflanzenschutz entwickelt

Passgenaue Wirkstoffe gegen verschiedene Krankheitserreger lassen sich schnell produzieren


Pflanzen leicht gegen Viren zu impfen (Fotop: uni-halle.de, Markus Scholz)
Pflanzen leicht gegen Viren zu impfen (Fotop: uni-halle.de, Markus Scholz)

Halle an der Saale (pte015/21.08.2019/12:00) - Künftig könnten Pflanzen deutlich leichter gegen Viren geimpft werden. Das neue Verfahren http://bit.ly/2Zg8fKX von Forschern der Universität Halle-Wittenberg (MLU) http://uni-halle.de , des Leibniz-Instituts für Pflanzenbiochemie und des Nationalen Forschungsrats in Italien ermöglicht es, schnell passgenaue Wirkstoffe gegen verschiedene Krankheitserreger zu identifizieren und zu produzieren. Details wurden in der Fachzeitschrift "Nucleic Acids Research" publiziert.

Zellextrakte als Grundlage

Die neue Entwicklung basiert auf einem molekularen Abwehrprogramm der Pflanze, das zum Beispiel bei Virusinfektionen ausgelöst wird. Befällt ein Virus eine Pflanze, nutzt es deren Zellen als Wirt, um sich zu vermehren. Dabei entstehen virale Ribonukleinsäure-Moleküle (RNAs). Pflanzen können diese Moleküle mithilfe spezieller Enzym-Scheren erkennen und zerschneiden. Durch diesen Prozess entstehen "small interfering RNAs" (siRNAs), die sich in der Pflanze verbreiten und eine zweite Stufe der pflanzlichen Verteidigung einleiten können. Die siRNA-Moleküle binden dabei an Argonaute-Proteinkomplexe und leiten diese zu den Virus-RNAs, die dann, im optimalen Fall, in harmlose Teile zerlegt und abgebaut werden können.

Die Forscher haben ein Screening-Verfahren auf Basis pflanzlicher Zellextrakten entwickelt, das anstelle langwieriger Züchtungsversuche eingesetzt wird. Als potenzielle Impfstoffe müssen die siRNA-Moleküle zwei Bedingungen erfüllen: Zum einen müssen sie gut in die Argonaute-Komplexe eingebaut werden können. Zum anderen müssen sie diese Proteine zielgenau zu den jeweiligen Virus-RNAs führen, die zerstört werden sollen. Im Labor konnte das Team die Wirksamkeit seines Ansatzes nachweisen. Hierfür wurden zwei Gruppen der Tabakpflanze N. benthamiana mit einem Modellvirus infiziert, das Tomaten und Tabak befällt.

Erfolgreiche Experimente

Das Team hat die eine Pflanze im Labor vorher mit hocheffizienten siRNA-Molekülen geimpft, die es gemäß ihres neuen Verfahrens identifiziert hatte. Die andere Gruppe erhielt keine Behandlung. Die Effekte waren enorm: Während 90 Prozent der geimpften Pflanzen nach sechs Wochen keine Anzeichen einer Infektion zeigten, waren alle unbehandelten durch das Virus gestorben. Das Verfahren der MLU-Forscher ist nach dem Baukasten-Prinzip aufgebaut.

"Wenn sich das Pathogen verändert oder die Pflanze gegen ein anderes Virus geschützt werden soll, lassen sich mit dem etablierten Screening sehr schnell geeignete RNA-Moleküle identifizieren, um den jeweiligen Krankheitserreger zu bekämpfen. So kann man sehr flexibel gegen neue Schädlinge vorgehen", fasst Sven-Erik Behrens vom Institut für Biochemie und Biotechnologie der MLU das bereits zum Patent angemeldete Verfahren zusammen.

(Ende)
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