Wenn Viren zu Pflanzenschützern werden: Jülicher Forschung setzt auf Bakteriophagen
„Die biologische Bekämpfung mit Phagen verringert die Krankheitslast und moduliert die Pflanzenimmunität durch die Unterdrückung der bakteriellen Virulenz“ – der Titel der Studie von Forschenden aus Jülich und der Heinrich-Heine-Universität ist Programm.
Die Nahrungsmittelversorgung werde durch „die zunehmende Verbreitung bakterieller Pflanzenpathogene in Verbindung mit der nachlassenden Wirksamkeit herkömmlicher antibakterieller Behandlungsmethoden, bedingt durch übermäßigen Einsatz und sich verändernde klimatische Bedingungen“, bedroht, schreiben Dr. Sebastian Erdrich, Mirco T. Keilhammer, Swati Sharma, Guido Grossmann, Julia Frunzke und Borjana Arsova. Die zunehmende Verbreitung antibiotikaresistenter Krankheitserreger verstärke das Problem zusätzlich. Mikrobiologische Strategien böten da „nachhaltige und wirksame Alternativen zu Antibiotika, chemischen Düngemitteln und Pestiziden, die erhebliche Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und die ökologische Nachhaltigkeit haben können“, heißt es weiter.
Mikrobiologische Strategien
Die Forschenden untersuchten in ihrer Studie, wie sogenannte Bakteriophagen, d.h. Viren, die ausschließlich Bakterien befallen, Pflanzen vor bakteriellen Krankheitserregern schützen können. Der Ansatz sei umweltschonender als klassische Mittel, die oft auch nützliche Mikroorganismen im Boden träfen und zu Resistenzen führen könnten. Phagen dagegen wirkten sehr gezielt gegen bestimmte Bakterienarten, erklärt das Forschungszentrum Jülich zur Studie des Teams um Dr. Erdrich.
Untersucht haben sie ihren Ansatz an der Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana), einer Verwandten von Raps und Kohl, die mit dem Krankheitserreger Xanthomonas campestris pv. campestris (Xcc) infiziert wurde – dem Bakterium, das Schwarzfäule bei Kohlgewächsen auslöst. Pflanzen, die daraufhin mit einem passenden Bakteriophagen behandelt wurden, wuchsen laut Studie ähnlich gut wie nicht infizierte Kontrollpflanzen. Die Phagen hätten nicht nur die Bakterienzahl verringert, sondern auch deren Krankheitswirkung abgeschwächt, so die Erkenntnis der Forschenden.
Dass dabei die Viren dann wiederum Überhand nehmen könnten, sei keine Gefahr, beruhigt Dr. Sebastian Erdrich. Die Viren seien hochspezifisch und befielen oft nur eine einzige Bakterienart. Generell gehörten Phagen zu den am häufigsten vorkommenden Einheiten auf der Welt und kämen in fast jeder Umgebung natürlich vor. Wie alle Viren seien sie jedoch anfällig für Umweltbedingungen, z.B. Veränderungen des pH-Werts oder UV-Strahlung. „Ohne das Wirtsbakterium wird daher der Großteil der Phagen schließlich zerfallen und wieder Teil der Nahrungskette werden“, führt er auf Nachfrage des Fruchthandel Magazins aus.
Saatgutschutz, der mitwächst?
„Auch wenn die Phagenbehandlung Xcc nicht vollständig eliminiert, reduziert sie die Krankheitssymptome deutlich und fördert die Erholung der Pflanzengesundheit innerhalb von nur 14 Tagen“, schreibt Erdrich in einem LinkedIn-Beitrag zur Veröffentlichung der Studie. Bemerkenswert sei zudem, dass unter pflanzennahen Bedingungen keine Hinweise auf die Entstehung phagenresistenter Bakterienpopulationen gefunden worden seien, was einen „vielversprechenden Gegensatz“ zu vielen Laborversuchen im Reagenzglas darstelle.
An diesem Punkt setze das Technologieangebot des Jülicher Forschungszentrums an: Durch eine Beschichtung des Saatguts mit biologischen Wirkstoffen wie Bakteriophagen ließe sich der Infektionskreislauf künftig möglicherweise früh unterbrechen, erklärte das Zentrum - der Schutz wächst praktisch von Beginn an mit und könnte einen Übertragungsweg für die Erreger ausschließen, heißt es aus Jülich. Angaben des Forschungszentrums zufolge gehen weltweit rund zehn Prozent der Lebensmittelproduktion durch bakterielle Pflanzenkrankheiten verloren - ein Problem, das sich weiter verschärfen könnte, wenn Pflanzen durch Hitzewellen und andere Folgen des Klimawandels weiter geschwächt und somit infektionsanfälliger werden, sodass weitere Schutzmechanismen an Bedeutung gewinnen.
Die komplette Studie gibt's auf cell.com unter diesem Link: klick.
