HerbBi - Herbizid-vermittelte biphasische Reaktionen in Pflanzen

• Antragstellerin: Privatdozentin Dr. Regina Belz
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 175351470

Biphasische Reaktionen kennzeichnen fördernde Effekte auf Organismen durch niedrige Dosierungen von Stressoren, einschließlich Toxinen wie Herbizide. Dieses Phänomen der Hormesis ist in der Landwirtschaft in Form von Pestizid-induzierter Hormesis seit längerem bekannt und insbesondere das Auftreten beim derzeit meistgebrauchten Herbizidwirkstoff Glyphosat hat die Hormesis ins Interesse der Forschung gerückt. Herbizid-Hormesis ist für die Pflanzenproduktion in zweierlei Hinsicht relevant. Einerseits können niedrige Herbizid-Dosierungen genutzt werden, um den Ertrag und/oder die Performance von Kulturpflanzen zu fördern. Andererseits kann Hormesis bei regulären Herbizidanwendungen auftreten, wenn Kulturen, Unkräuter oder Wildpflanzen versehentlich niedrigen Dosierungen ausgesetzt sind.Gegenwärtig wird eine kommerzielle Nutzung als zu riskant angesehen, da für die meisten Pflanze/Herbizid-Kombinationen Hormesis im Feld zu unvorhersehbar ist, da hier zahlreiche Faktoren die hormetische Wirkung beeinflussen. Jüngste Erkenntnisse deuten jedoch darauf hin, dass Herbizid-Hormesis als Nebenwirkung nach praxisüblichen Anwendungen fast sicher auftritt und tiefgreifende Auswirkungen in wirtschaftlicher, ökologischer, und/oder evolutionärer Hinsicht haben könnte. Da Herbizid-Hormesis bisher wenig berücksichtigt wurde, ist unser Wissen darüber noch immer sehr begrenzt. Daher stellen hormetische Nebenwirkungen von regulären Herbizidanwendungen die zentrale Thematik dieses Projektes dar. Neueste Erkenntnisse untermauern, dass Herbizid-Hormesis zur Populationsdynamik von herbizidresistenten Unkräutern beitragen kann. Auch bedingt Hormesis einen Selektionsdruck für und gegen bestimmte Subpopulationen innerhalb einer Gesamtpopulation derselben Pflanzenart, wodurch es zu einer Verschiebung der Größenverteilung innerhalb einer Population kommen kann. Darüber hinaus spielt Hormesis eine mögliche Rolle für Cocktail-Effekte bei gemischten Low-Dose-Expositionen, die derzeit kaum zu fassen und mathematisch vorherzusagen sind. Die Bewertung der ökologischen und praktischen Relevanz dieser Aspekte ist ein Schwerpunkt des aktuellen Projektes. Darüber hinaus werden mutmaßliche transgenerative Effekte in herbizidstimulierten Pflanzenpopulationen berücksichtigt. In vielfältigen Labor-, Gewächshaus- und Halbfreilandversuchen werden diese Aspekte in enger Kooperation eines internationalen Teams mit Expertise in Unkrautbekämpfung, Pflanzenphysiologie, Umweltökologie und mathematischer Modellierung untersucht.Das Projekt HerbBi erarbeitet somit ein grundlegendes Verständnis der Herbizid-Hormesis, um ihre Bedeutung für Pflanzenproduktion, Unkrautbekämpfung und Nichtzielpflanzen besser bewerten zu können. Da Hormesis für viele biologische und toxikologische Wissenschaften relevant ist, sind die Ergebnisse dieses Projektes nicht nur für Agronomen bedeutend, sondern für alle, die sich mit chemischen Belastungen in medizinischen, toxikologischen und ökologischen Studien befassen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen