Target-spezifische RNA-basierte Bioprotektiva für eine nachhaltige Pflanzenproduktion in einem sich wandelnden Klima

• Antragsteller: Professor Dr. Karl-Heinz Kogel; Professor Dr. Anant Patel
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie ; Pflanzenbau, Pflanzenernährung, Agrartechnik
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 459501999

Die Besorgnis über die Auswirkungen von Pestiziden auf die Umwelt und die menschliche Gesundheit führt zu einer steigenden Nachfrage nach ökologisch nachhaltigen Produktionssystemen und "gesunden Lebensmitteln". Dementsprechend hat das EU Parlament eine Gesetzgebung (Richtlinie 2009/128/EG) verabschiedet, die darauf abzielt, den Einsatz von chemischen Pflanzenschutzmitteln zu reduzieren und eine gründliche Überprüfung von Pflanzenschutzlösungen in ganz Europa fordert. Das BioProtect-Projekt trägt durch die Weiterentwicklung einer bakteriellen dsRNA-Produktionsplattform zur Bereitstellung stabiler und effizienter dsRNA-Formulierungen für einen kostengünstigen Pflanzenschutz zur Verringerung des Einsatzes chemischer Pestizide bei. dsRNA ist ein aus der Natur stammendes und umweltverträgliches Molekül, das in allen Organismen vorkommt und in Böden schnell abgebaut wird. Ihre Anwendung löst das RNA Silencing aus, das auch als RNA-Interferenz bezeichnet wird. RNAi ist ein zellulärer Mechanismus, der eine entscheidende Rolle bei Wachstum, Entwicklung, Genomstabilisierung und Abwehr von Viren in Pflanzen, Pilzen, Tieren und Menschen spielt. Darüber hinaus hat dsRNA das Potenzial, eine Immunität (PTI) auszulösen und damit den Pflanzenschutz durch einen zweiten Abwehrweg des Wirts zu verstärken. Die bakterielle dsRNA-Produktionsplattform kann in Fermentern produziert werden und verwendet ein dsRNA-Replikationssystem, um qualitativ hochwertige (hq), >2500 bp lange "hq-dsRNAs" in hohen Mengen zu produzieren. hq-dsRNAs, die von diesem System produziert werden, sind wirksam beim Schutz der Pflanzen vor einer Infektion durch ein Modellvirus. Im Rahmen des BioProtect Projekts wird diese Technologie als ein vielseitiges System zur Herstellung von hq-dsRNA-Agenzien und verschiedenen hq-dsRNA-Formulierungen weiterentwickelt, die gegen verschiedene virale und pilzliche Pathogene sowie Schadinsekten gerichtet sind. Die hq-dsRNAs-Formulierungen werden für ihre Anwendbarkeit zum Schutz von Gemüse- und Getreidekulturen unter Gewächshaus- und Feldversuchsbedingungen entwickelt. Besonderes Augenmerk wird auf Formulierungen gelegt, die eine erhöhte hq-dsRNA-Stabilität während der Lagerung und Anwendung, eine effiziente Aufnahme und Aktivität bei der Besprühung der Zielpflanzen gewährleisten sowie auf die Identifizierung von Determinanten für ein Upscaling und niedrige Produktionskosten. Vor dem Hintergrund des Klimawandels wird ein Hauptschwerpunkt auf der Bestimmung der Effizienz von hq-dsRNA-Formulierungen bei verschiedenen Trockenheits-/Nässe- und Umgebungstemperaturbedingungen liegen, um hq-dsRNA-Formulierungen zu identifizieren, die auch unter den Bedingungen der globalen Erwärmung aktiv sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Finnland, Frankreich
• Partnerorganisation: Agence Nationale de la Recherche / The French National Research Agency; Maa- ja metsätalousministeriö
• Mitverantwortliche: Dr. Ena Secic; Dr. Jens Steinbrenner, Ph.D.
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Professor Dr. Manfred Heinlein; Dr. Minna Poranen