Buchstabenkombinationen wie CMV, TYLCV, ToMV, ToMMV, TSWV bereiten Tomatenbauern Kopfschmerzen, da sie Abkürzungen einiger Viren darstellen, die sowohl Gewächshaus- als auch Freilandkulturen schädigen. Die Produzenten geben den größten Teil ihres Geldes dafür aus, die Ausbreitung von Viren mit Pestiziden und Insekten zu kontrollieren, aber in naher Zukunft könnte sich etwas ändern.
Wissenschaftler der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU, Institut für Biochemie und Biotechnologie), des Leibniz-Instituts für Pflanzenbiochemie (IPB, Fakultät Molekulare Signalverarbeitung) und des Italienischen Nationalen Forschungsrats (CNR, Institut für Nachhaltigen Pflanzenschutz) präsentierten ihre Entdeckungen auf "Nucleic Acids Research, Oxford Academic".
Einer der Forscher veranschaulichte FreshPlaza die Details einer neuen Methode, die eine schnelle Identifizierung und Produktion von „RNA“-Impfstoffen ermöglicht, die gegen Infektionserreger wirksam sind. Das Forscherteam zeigte, dass es möglich ist, RNA-Impfstoffe zur Stärkung der natürlichen Abwehrkräfte der Pflanze einzusetzen.
Der CNR-Virologe Vitantonio Pantaleo (auf dem Foto) sagt dazu Folgendes: „Während einer Infektion fungieren Pflanzenzellen als ein Ort, an dem sich das Virusgenom des Eindringlings vermehren kann. Dennoch behalten Pflanzen die Fähigkeit, diese Eindringlinge zu erkennen. Spezielle 'Enzymscheren' schneiden die fremden Virusmoleküle in Stücke. Dieser Prozess erzeugt eine Fülle von viral interferierenden RNAs (vsiRNAs), die sich in der Pflanze ausbreiten und an Proteine der sogenannten Argonautengruppe (AGO) binden. Die vsiRNA führt den AGO durch eine bestimmte Sequenz gegen das Virusgenom und bewirkt dessen Abbau und Deaktivierung.“
„Der Mechanismus der Virus-Stilllegung ist nicht immer sehr effektiv in der Natur, da einige vsiRNAs wirklich sehr effektiv sind. Wissenschaftler haben daher ein Screening-Verfahren auf der Basis von pflanzlichen Zellextrakten entwickelt, das die Identifizierung der effizientesten und effektivsten vsiRNAs, der so genannten „effizienten antiviralen siRNAs (easiRNAs)“, ermöglicht.
Virus, das Tomaten angreift
Der MLU-Biochemiker Sven Berhens erklärt, „dass easiRNAs besser mit AGOs zusammenarbeiten. Außerdem können sie Schwächen des Virusgenoms besser erkennen. Die Wirksamkeit von easiRNAs wurde durch Impfung von Tabakpflanzen (Nicotiana benthamiana) nachgewiesen, die mit einem Modellvirus, dem Tomato Bushy Stunt Virus (TBSV), infiziert sind. Den Forschern zufolge war das Ergebnis erstaunlich. Nach sechs Wochen zeigten 90% der geimpften Pflanzen keine Anzeichen einer Infektion, während die unbehandelten Pflanzen durch das Virus getötet wurden.“
„Ändert sich das Virus, ermöglicht das Screening-Verfahren die schnelle Identifizierung der geeigneten RNA-Moleküle zur Bekämpfung des neuen Eindringlings. Dies bedeutet, dass wir sehr flexibel gegen neue Krankheitserreger vorgehen können.“
Eine Patentanmeldung für das Verfahren wurde bereits eingereicht.
Impfpotenzial
„RNAs sind natürliche Moleküle, die in der Natur vorkommen. Tomaten, die frisch oder verarbeitet auf unsere Tische kommen, enthalten bereits solche RNAs. Wenn wir bedenken, dass die Verwendung von RNA-Impfstoffen potenziell wirksam ist, um pathogene Pilze und Schadstoffe nach der Ernte zu bekämpfen, können wir all ihr großes Potenzial erkennen“, fügte Pantaleo hinzu.
Die Forschungsgruppe wird nun die Screening-Methode weiter erforschen und verbessern, um die Anwendungsmethode und die Wirkung auf behandelten Pflanzen zu klären. Weitere Studien werden zeigen, wie größere Mengen zu nachhaltigen Kosten hergestellt werden können. Die Absorptionsmodi und die Effizienz der Pflanzen werden ebenfalls untersucht.
Laut Behrens können diese Studien dazu beitragen, den Einsatz von Chemikalien in der Landwirtschaft zum Wohle der Umwelt, der Verbraucher, der Erzeuger und der gesamten Lebensmittelkette zu reduzieren. Dies entspricht den Zielen der globalen Agenda der Vereinten Nationen für nachhaltige Entwicklung.
Die Forschung wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen einer Studie des Sonderforschungsbereichs 648 und eines Forschungsprogramms des Landes Sachsen-Anhalt gefördert. Die OECD hat die Forschung ebenfalls subventioniert.
Quelle: Gago-Zachert S. et al. Highly efficacious antiviral protection of plants by small interfering RNAs identified in vitro. Nucleic Acids Research (2019). doi: 10.1093 / nar / gkz678.
Für weitere Informationen:
Vitantonio Pantaleo PhD
Plant Virology Labs .
Institute for Sustainable Plant Protection
National Research Council
Via Amendola 165/a
70126 Bari, ITALY. c/o UNIBA Campus
Tel.: +39 080 544 2935
Email: vitantonio.pantaleo@cnr.it