Ohne Risiken und Nebenwirkungen: Biologisch abbaubares Pflanzenschutzmittel entwickelt
Pflanzenschutzmittel wirken toxisch auf Schadorganismen. Allerdings ist die Wirkung der meisten Mittel nicht auf diese beschränkt. Es können auch andere Tier- und Pflanzenarten geschädigt werden. Zudem können manche der Chemikalien der menschlichen Gesundheit schaden. Nun gibt es eine Alternative: Deutsche Forscher haben ein biologisch abbaubares Pflanzenschutzmittel entwickelt.
Massiver Einsatz von Pflanzenschutzmitteln
Pflanzenschutzmittel werden in der Landwirtschaft großflächig und in verhältnismäßig großen Mengen in die Umwelt ausgebracht, um Pflanzen vor Schadorganismen zu schützen. „Pro Jahr werden auf einem Hektar landwirtschaftlicher Nutzfläche durchschnittlich etwa neun Kilogramm Pflanzenschutzmittel beziehungsweise 2,8 Kilogramm Wirkstoffe eingesetzt“, berichtet das Umweltbundesamt auf seiner Webseite. Die Chemikalien können auch negative Auswirkungen auf andere Tier- und Pflanzenarten sowie auf die menschliche Gesundheit haben. Ein Team der Technischen Universität München (TUM) hat nun eine Alternative entwickelt: Ein biologisch abbaubarer Wirkstoff hält Schädlinge fern ohne zu vergiften.
Insektizide vernichten nicht nur Schädlinge
Wie es in einer Mitteilung der TUM heißt, sind traditionelle Pflanzenschutzmittel Killer: Synthetisch hergestellte Insektizide vernichten nicht nur Schädlinge, sondern gefährden auch Bienen und andere nützliche Insekten wie Käfer, Schmetterlinge und Grashüpfer.
Außerdem beeinträchtigen sie die biologische Vielfalt in Böden und gefährden viele Gewässer wie Seen und Flüsse.
Zudem ist seit langem bekannt, dass Pestizide der Gesundheit schaden können. Sie stören den Hormonhaushalt des Körpers und können das menschliche Immunsystem schädigen. Dennoch sind Pflanzenschutzmittel in Lebensmitteln keine Seltenheit.
Der Einsatz solcher Chemikalien ist daher seit vielen Jahren höchst umstritten.
Fernhalten statt vergiften
„Es geht nicht nur um die Bienen, es geht ums Überleben der Menschheit“, sagt Professor Thomas Brück, Inhaber des Werner Siemens-Lehrstuhls für Synthetische Biotechnologie der TU München.
„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.“
Brück und sein Team haben jetzt ein Insekten-Abwehrmittel entwickelt, das nach ihren Angaben biologisch abbaubar und ökologisch unbedenklich ist.
Auf Pflanzen gesprüht wirkt es ähnlich wie ein Mückenspray, das Badegäste im Sommer auftragen: Es verbreitet einen Geruch, der unerwünschte Insekten fern hält.
„Mit unserem Ansatz ermöglichen wir einen fundamentalen Wechsel im Pflanzenschutz“, so Brück. „Statt Gift zu versprühen, das immer auch nützliche Arten gefährdet, vergrämen wir gezielt nur die Schädlinge.“
Bakterien als Chemie-Fabriken
Vorbild der Münchner Forscher war die Tabakpflanze, die in ihren Blättern Cembratrienol, kurz CBT-ol, erzeugt. Mit diesem Molekül schützt sich die Pflanze vor Schädlingen.
Mit Werkzeugen der Synthetischen Biotechnologie isolierte das Forscherteam 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.
Effizienz im Kleinen wie im Großen
„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 die zentrifugale Trennungschomatographie. Das Verfahren ist höchst effizient und funktioniert auch im industriellen Maßstab, wurde aber zuvor noch nie für die Auftrennung von Produkten aus Fermentationsprozessen eingesetzt.
Wirksam auch gegen Bakterien
Den Angaben zufolge belegen erste Untersuchungen, dass das CBT-Spray Pflanzen für Insekten ungiftig ist und trotzdem wirksam vor Blattläusen schützt. Da es biologisch abbaubar ist, reichert es sich auch nicht an.
Darüber hinaus zeigte sich in den Bioaktivitätstests, dass Cembratrienol eine antibakterielle Wirkung auf gram-positive Bakterien hat.
Es könnte daher als Desinfektionsspray genutzt werden, das spezifisch gegen Krankheitserreger wie Staphylococcus aureus (MRSA Erreger), Streptococcus pneumoniae (Erreger Lungenentzündung) oder Listeria monocytogenes (Erreger der Listeriose) wirkt.
Die Ergebnisse der Wissenschaftler wurden im Fachmagazin „Green Chemistry“ veröffentlicht. (ad)
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