Point «Aktuelle Biotechnologie» Januar 2025 (Nr. 271)

Nationales Forschungsprogramm 84: Startschuss für Innovationen in der Pflanzenzüchtung

Neue Züchtungsverfahren, zum Beispiel mit Hilfe der Genschere CRISPR/Cas9, können die Entwicklung präzise angepasster und verbesserter Nutzpflanzen deutlich beschleunigen. So können Züchter von Konsumenten gewünschte Sorten-Eigenschaften entwickeln, aber auch schnell auf landwirtschaftliche Herausforderungen wie neue Pflanzenkrankheiten oder den Klimawandel reagieren. Um die Weiterentwicklung zu begleiten, hat der Schweizerische Nationalfonds das Nationale Forschungsprogramm 84 «Innovationen in Pflanzenzüchtung» mit einem Gesamtbudget von CHF 10 Millionen über fünf Jahre lanciert.

Die ersten 11 Projekte wurden nun für eine Förderung ausgewählt. Dabei sollen Kartoffeln, Tomaten und Buchweizen mit verbesserten Eigenschaften untersucht, neuartige Züchtungsansätze für Mais entwickelt sowie die Resistenz von Dauerkulturen verbessert werden. Um in einem ganzheitlichen, fächerübergreifenden Ansatz alle Aspekte neuer Züchtungsverfahren zu berücksichtigen, beschäftigen sich weitere Projekte mit dem sozialen, ökonomischen und regulatorischen Kontext. Dabei werden ethische und wirtschaftlichen Fragen sowie die regulatorischen Rahmenbedingungen für Innovationen beleuchtet.

Zusätzliche Projekte aus den Geistes- und Sozialwissenschaften wurden kürzlich ausgeschrieben. Ziel des NFP 84 ist es, zu untersuchen, wie Nutzpflanzen mit Hilfe neuer Züchtungsverfahren entwickelt werden können, die einen Beitrag zur sozialen, ökonomischen und ökologischen Nachhaltigkeit leisten. Die praktischen Arbeiten daran werden in den nächsten Monaten beginnen.   (mehr…)

Biologische Schädlingsbekämpfung:«Toxische Männlichkeit» bändigt Insekten

Stechmücken übertagen Krankheiten wie Malaria und Dengue, Pflanzenschädlinge verursachen grosse Ernteverluste: Insekten sind oft nicht nur lästig, sondern können durchaus gefährlich werden. Eine alleinige Kontrolle mit Insektiziden ist wegen Resistenzentwicklung nicht nachhaltig und auch für die Umwelt unerwünscht. Angesagt sind integrierte Konzepte der Schädlingsbekämpfung. Zwei australische Forscher stellen jetzt ein ganz neues Konzept vor: die «toxic male technique» (TMT).

Dabei werden Insekten-Männchen genetisch so verändert, dass sie in ihrer Samenflüssigkeit spezifisch bei Weibchen wirkende insektizide Eiweisse produzieren. Bei der Paarung wird die Samenflüssigkeit von den Männchen zu den Weibchen übertragen, und schädigt dann deren Gesundheit. Bei Versuchen mit Fruchtfliegen ging die Lebensdauer der Weibchen nach der Paarung um bis zu 64 Prozent zurück. Die Effizienz könnte durch verschiedene Massnahmen weiter gesteigert werden. Der Ansatz hat den grossen Vorteil, dass er unmittelbar nach der Freilassung gezüchteter toxischer Männchen zu wirken beginnt. Das ist bei einem anderen, seit Jahrzehnten erfolgreich verwendeten biologischen Schädlingsbekämpfungsansatz, der sterile-Männchen-Technik, nicht der Fall: diese wirkt erst in der nachfolgenden Generation und daher mit deutlicher Verzögerung.

Die Forscher gehen davon aus, dass sich ihr innovativer Ansatz auch auf andere Insekten wie Stechmücken übertragen lässt, und so eine hochspezifische biologische Kontrolle als Alternative zu Einsatz von Insektiziden ermöglichen könnte.   (mehr…)

Landwirtschaft: Genomeditierte Bodenbakterien reduzieren Düngerbedarf

Die optimale Versorgung von Pflanzen mit Nährstoffen ist wichtig, um begrenzte Agrarflächen und limitierte Ressourcen wie Wasser effizient zu nutzen. Da viele Böden nur wenig Stickstoff-Verbindungen enthalten, kann Stickstoff-Dünger die Erträge deutlich steigern. Es wird geschätzt, dass durch seinen Einsatz die globale Nahrungsproduktion verdoppelt werden konnte. Allerdings benötigt Stickstoffdünger bei der Produktion sehr viel Energie, er kann zur Überdüngung von Gewässern und der Klimaerwärmung beitragen. Eine Reduktion des Düngerbedarfs bei gleichbleibend hohen Erträgen könnte hier wirtschaftliche und Umwelt-Vorteile bringen.

Genau das streben Forschende vom kalifornischen Agrar-Technologieunternehmen Pivot Bio an. Dabei nutzen sie verschiedene Bodenbakterien für die biologische Stickstofffixierung, bei der Stickstoff aus der Luft gebunden und als Ammonium an Pflanzen weitergeben wird. Allerdings funktioniert dieser Stoffwechselweg in den Bakterien kaum, wenn der Boden gut mit Stickstoff versorgt ist oder gedüngt wird.

Durch Genomeditierung und genetische Remodellierung von zwei Bakterienarten entwickelten die Forschenden Mikrobenstämme, die auch in stickstoffreichen Böden Stickstoff aus der Luft fixieren und so einen Teil des Stickstoffbedarfs von Mais decken. Das ermöglicht eine zwar nur teilweise, aber nicht unbedeutende Reduktion des Düngerbedarfs um etwa 40 kg pro Hektare. In den USA ist das Produkt bereits im Einsatz, in Europa gelten die genomeditierten Bakterien als «gentechnisch verändert» und sind bisher nicht zugelassen.  (mehr…)

Sicherheitsforschung: RNA-Spray beeinträchtigt Blatt-Mikrobiom nicht

Die von Fusarium-Pilzen ausgelöste Ährenfäule gilt als eine der weltweit zerstörerischsten Getreidekrankheiten und verursacht Milliardenschäden. Neben den Ernteverlusten verunreinigen Fusarien Getreideprodukte auch mit ihren gesundheitsschädlichen Pilzgiften. Daher wird intensiv nach alternativen Kontrollmöglichkeiten für Fusarien gesucht, um Anbaumassnahmen und Fungizidbehandlungen zu ergänzen.

Ein neuartiger Ansatz ist der Einsatz doppelsträngiger RNA als Spray, um für die Infektion wichtige Pilzgene zu blockieren («spray induced gene silencing», SIGS). Im Labor konnten damit bereits vielversprechende Resultate erzielt werden, auf dem Feld stellen sich noch technische Herausforderungen wie die geringe Stabilität des Wirkstoffs. Ein Aspekt bei der Entwicklung eines neuen Pflanzenschutz-Ansatzes ist die Vermeidung unerwünschter Nebenwirkungen.

Forschende aus Schweden und Grossbritannien haben jetzt untersucht, ob gegen Fusarien gerichtete RNA-Sprays die Gemeinschaft der zahlreichen Bakterien und Pilzarten stören, die auf der Blattoberfläche von Getreiden leben und dort wichtige Funktionen für das Wohlergehen der Pflanzen ausüben können. Sie behandelten Weizen und Gerste mit zwei verschiedenen RNA-Sprays, und analysierten die Auswirkungen auf die Artenvielfalt des Blatt-Mikrobioms. Sie stellten dabei zwar geringfügige Schwankungen fest, die aber die häufigeren Arten und ihr Beziehungs-Netzwerk nicht durcheinanderbrachten. Die Autoren sehen darin eine Bestätigung für die Sicherheit und Zielgenauigkeit von RNA-Sprays, und für ihr Potenzial als umweltfreundliche Behandlung zum Schutz von Getreide vor Fusarien.   (mehr…)

Vollständige PDF Druckversion Point «Aktuelle Biotechnologie» Januar 2025 (Nr. 271) mit Quellenangaben

Text und Redaktion: Jan Lucht, Leiter Biotechnologie (jan.lucht@scienceindustries.ch)