Wissenschaftler von Texas A&M AgriLife Research haben einen vielversprechenden neuen Ansatz zur Bekämpfung von zwei wichtigen landwirtschaftlichen Krankheiten in den USA entwickelt: Citrus Greening und Potato Zebra Chip. Durch den Einsatz von aus Spinat gewonnenen antimikrobiellen Peptiden oder Defensinen konnten die Forscher nachweisen, dass sich die Ernteerträge und die Qualität der betroffenen Pflanzen deutlich verbessern.
Die Studie, die kürzlich im Plant Biotechnology Journal veröffentlicht wurde, wurde von Dr. Kranthi Mandadi geleitet, einem Molekularbiologen für Pflanzen und Professor am Texas A&M AgriLife Research and Extension Center in Weslaco. Mandadi und sein Team konzentrierten sich auf Spinat-Defensine, weil es sich dabei um natürlich vorkommende Verbindungen handelt, von denen bekannt ist, dass sie Pflanzen gegen eine Vielzahl von Krankheitserregern, einschließlich Pilzen und Bakterien, schützen. Da diese Peptide bereits in einer gängigen Nahrungspflanze vorhanden sind, gelten sie als sicher für den menschlichen Verzehr. Im Jahr 2021 bestätigte die US-Umweltschutzbehörde, dass die ernährungsbedingte Exposition gegenüber Spinat-Defensinen kein Gesundheitsrisiko darstellt, auch nicht für Säuglinge und Kinder.
Das Forschungsteam verwendete ein gutartiges Virus, das von der Universität Florida entwickelt wurde, um die Peptide in kommerzielle Zitrusbäume einzuschleusen, die mit dem Bakterium Candidatus Liberibacter asiaticus infiziert sind, das für die Zitrusfruchtvergrünung verantwortlich ist. Das Virus infiziert die Bäume in demselben Gebiet, in dem sich die Bakterien befinden. Durch ein einfaches Pfropfverfahren wurde das Virus in die Bäume eingebracht, sodass es die Peptide von innen heraus abgeben konnte. Über mehrere Jahre hinweg zeigten die behandelten Bäume vielversprechende Ergebnisse, darunter eine Steigerung des Fruchtertrags um bis zu 50 Prozent nach einer einzigen Anwendung im Vergleich zu unbehandelten Bäumen.
Die Citrus-Grünfieber-Krankheit beeinträchtigt die Fruchtqualität erheblich und verursacht unförmige, bittere Früchte, die vorzeitig abfallen. Die Krankheit schwächt die Bäume und führt jährlich zu landwirtschaftlichen Verlusten in Milliardenhöhe. Der Erfolg dieser Behandlung auf Peptidbasis könnte den Zitrusanbauern eine dringend benötigte Lösung bieten.
Das Team testete die Spinatpeptide auch an Kartoffeln, die von Candidatus Liberibacter solanacearum, dem Erreger der Zebra-Chip-Krankheit, befallen waren. Die Peptide reduzierten die Krankheitssymptome deutlich, verringerten die Bakterienpräsenz und verbesserten die Quantität und Qualität der Knollen, wenn sie in die Kartoffeln eingebracht wurden. 
Aufgrund dieser erfreulichen Ergebnisse möchte Mandadi die Forschung weiter ausbauen. Er plant, die Kombination verschiedener Peptide zu erforschen und sie in bestehende Schädlingsbekämpfungsstrategien zu integrieren, insbesondere solche, die auf die Insekten abzielen, die diese Krankheitserreger übertragen. „Dies ist erst der Anfang", sagt Mandadi. „Diese antimikrobiellen Peptide könnten neben den herkömmlichen Verfahren zu einem Breitband-Behandlungsinstrument für mehrere Kulturen werden.
Southern Gardens Citrus, eine Tochtergesellschaft von U.S. Sugar, hat die Peptidtechnologie von der Texas A&M University System und die virale Verabreichungsmethode von der University of Florida lizenziert. Gemeinsam mit Silvec Biologics arbeiten sie daran, die Innovation zu vermarkten. Silvec reichte im Januar 2024 bei der EPA einen Antrag auf Zulassung der kommerziellen Nutzung ein - ein wichtiger Schritt, um die Behandlung für Landwirte verfügbar zu machen.
Weitere Informationen:
Laura Muntean
Texas A&M AgriLife
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