Neues Sprühmittel könnte Olivenbäume vor Xylella schützen

Ein Forschungsteam am Institut für Pflanzenmolekular- und Zellbiologie hat eine bahnbrechende Technologie entwickelt, mit der sich Pflanzengene durch eine einzige Sprühbehandlung präzise und dauerhaft inaktivieren lassen.

Die in „Nucleic Acids Research“ veröffentlichten Ergebnisse beschreiben einen innovativen Ansatz, bei dem ein harmloses Virus eingesetzt wird, das maßgeschneiderte kleine RNA-Moleküle freisetzt, um Zielgene selektiv zu stilllegen, ohne das Erbgut der Pflanze zu verändern.

Diese Eigenschaft ist von großer Bedeutung innerhalb der Europäischen Union, wo die Vorschriften für gentechnisch veränderte Organismen (GVO) streng sind. Daher hat das Forschungsteam eine europäische Patentanmeldung eingereicht, um diese Technologie zu schützen, die sich im gemeinsamen Besitz des spanischen Nationalen Forschungsrats (CSIC) und der Technischen Universität Valencia befindet.

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Die Technologie basiert auf der Verwendung künstlicher microRNAs (amiRNAs) – winziger RNA-Moleküle, die DNA-ähnliche Eigenschaften aufweisen, aber deutlich kleiner sind.

Diese amiRNAs sind sorgfältig entworfen, um eine hohe Spezifität zu gewährleisten und eine unbeabsichtigte Geninaktivierung zu verhindern. Sie stammen von größeren Vorläufermolekülen ab, deren Größe mithilfe von Arabidopsis thaliana optimiert wurde, einer in der Molekularbiologie und der Pflanzengenetik häufig verwendeten krautigen Pflanze.

Diese Methode eröffnet Möglichkeiten für eine breite Markteinführung. Sie findet Anwend­ung bei der Stei­gerung der Ernt­erträge, dem Schutz von Pflanzen vor Krankheiten und der Stär­kung ihrer Resi­lienz gegenüber Umweltver­änderungen.

Das Spray, das ein harmloses Virus enthält, wird auf die Zielpflanze aufgebracht. Sobald es sich in der Pflanze befindet, vermehrt sich das Virus und setzt die künstlichen RNA-Moleküle frei, die zur Inaktivierung des gewünschten Gens erforderlich sind.

„Einerseits ist es uns gelungen, die Größe der Vorläufermoleküle der künstlichen microRNAs erheblich zu reduzieren, ohne ihre Aktivität zu beeinträchtigen“, sagte Alberto Carbonell, Forscher am CSIC.

„Ander­s­eits haben wir bewiesen, dass wir Pflanzen­gene inak­ti­vi­eren können, indem wir Pflanzen­extrakte versprühen, die harm­lose virale Vektoren ent­halten, die aus min­i­malen Vor­läufer­mo­le­külen amiRNAs pro­duzieren“, fügte er hinzu.

Diese Technologie bietet eine Reihe von Vorteilen. Erstens kann durch eine einzige Sprühap­pli­ka­tion das harm­los­e Virus in die Ziel­pflanzen­ge­webe eingebracht und dort amiRNAs er­zeugt werden, wodurch die Not­wendig­keit für mehre­re Be­hand­lungen entfällt und die An­wende­kosten gesen­kt werden.

So wiesen die Forscher beispielsweise nach, dass Gene, die mit der Chlorophyllbiosynthese in Verbindung stehen, durch eine einzige Sprühbehandlung inaktiviert werden konnten, was zu einer Gelbfärbung des betroffenen Gewebes führte.

Carbonell sagte, dieser Ansatz könne den Pflanzenanbau potenziell revolu­tionieren, indem er die Genexpression selektiv inaktiviert, den Ernteertrag zu steigern und ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber sich ändernden Umweltbedingungen zu stärken.

Darüber hinaus könnte die Technologie eingesetzt werden, um Nutzpflanzen gegen verschiedene Krankheitserreger, einschließlich Viren, zu immunisieren.

Das Ausschalten bestimmter Gene in Olivenbäumen kann deren Resistenz gegen das Olive Quick Decline Syndrome (OQDS) verbessern, eine verheerende Krankheit, die durch das Bakterium Xylella fastidiosa verursacht wird. Forscher haben Schlüsselgene in Olivenbäumen identifiziert, deren Ausschaltung die Fähigkeit der Bäume stärken könnte, OQDS abzuwehren.

Olivenbäume verfügen über Abwehrmechanismen, und Forscher untersuchen Möglichkeiten, diese natürlichen Schutzmechanismen zu stärken. Durch die gezielte Beeinflussung bestimmter Gene in den Olivenbäumen selbst wollen die Forscher deren Resistenz gegen OQDS verbessern.

Die für die Stilllegung identifizierten Gene spielen eine entscheidende Rolle bei der Interaktion des Baumes mit Xylella fastidiosa. Einige dieser Gene sind an der Reaktion des Baumes auf das Bakterium beteiligt und beeinflussen die Schwere der OQDS-Symptome. Durch die Stilllegung dieser spezifischen Gene hoffen die Forscher, die Reaktion des Olivenbaums auf Xylella fastidiosa zu verändern und ihn widerstandsfähiger gegen die Krankheit zu machen.

Die Stilllegung dieser Gene im Olivenbaum bietet eine potenzielle Lösung zur Bekämpfung von OQDS bei gleichzeitiger Minimierung des Bedarfs an Breitbandpestiziden. Dieser Ansatz würde nicht nur die Resistenz des Baumes gegen die Krankheit stärken, sondern auch zu nachhaltigen und umweltfreundlichen landwirtschaftlichen Praktiken beitragen.

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