Das Gurkenmosaikvirus (englisch Cucumber mosaic virus, CMV) ist ein häufig auftretendes Pflanzenvirus in privaten Gärten und im Gemüsebau. Etwa 90 Blattlausarten übertragen das Virus, das mehr als 1.200 Pflanzenarten befällt. Nun haben Forscher der Martin-Luther-Universität (MLU) Halle-Wittenberg einen neuartigen Wirkstoff entwickelt, der Pflanzen zuverlässig vor dem Virus schützt. Auch bei einer hohen Virenlast überleben 80 bis 100 Prozent der behandelten Pflanzen eine Infektion im Labor.

Phytomedizin Schadinsekten — Mit Hilfe des neuen Wirkstoffs der MLU-Forscher können Pflanzen leicht gegen das Gurken mosaik virus geschützt werden. Foto: Uni Halle, Heiko Rebsch

Bisher gelingt es dem Gurkenmosaikvirus die Zellen einer Pflanze als Wirt zu nutzen. Es bringt sein Erbgut in Form von Ribonukleinsäure-Molekülen (RNAs) in die Pflanzenzellen ein, um sich zu vermehren. Zwar lösen die fremden RNA-Moleküle eine Abwehrreaktion des pflanzlichen Immunsystems aus. Doch der Abwehrprozess, bei dem die Virus-RNAs in "small interfering RNAs" (siRNAs) zerschnitten werden, ist nicht sehr effektiv und hat kaum eine Schutzwirkung.

Forscher um Prof. Dr. Sven-Erik Behrens vom MLU-Institut für Biochemie und Biotechnologie haben eine Methode entwickelt, um gezielt effiziente siRNA-Moleküle zu identifizieren. Verschiedene dieser Moleküle lassen sich weiterverarbeiten und in so genannten effizienten doppelsträngigen RNA-Molekülen (edsRNAs) kombinieren. Sie dienen quasi als Paket, das dann in den Pflanzenzellen wieder in effizient antiviral wirksame siRNAs zerlegt werden kann, um vor Ort eine schützende Wirkung zu entfalten.

In zahlreichen Laborexperimenten an der Modellpflanze Nicotania benthamiana konnten die Forscher zeigen, dass edsRNA-Wirkstoffe zuverlässig gegen das Gurkenmosaikvirus schützen. "Wir haben in unseren Experimenten eine sehr hohe Virenlast verwendet, die alle unbehandelten Pflanzen sterben lässt", sagt Behrens. Waren die Pflanzen behandelt, überlebten 80 bis 100 Prozent. Der besondere Vorteil des edsRNA-Wirkstoffs: Beim Zerlegen des Pakets entstehen mehrere effiziente siRNA-Moleküle, die ausschließlich das Virus an verschiedenen Stellen attackieren. So steigt die Schutzwirkung erheblich.

Inzwischen hat das Forscherteam sein Verfahren optimiert und kann den Wirkstoff innerhalb von zwei bis vier Wochen an Mutationen anpassen. "Zeit ist ein sehr wichtiger Faktor: Wenn eine neue Virenvariante auftaucht, können wir sehr schnell neue RNA-Ziele ausmachen und den Wirkstoff entsprechend verändern", so Behrens. Der Ansatz lässt sich dem Forscher zufolge auch auf andere Krankheitserreger übertragen.

Bislang wird der Wirkstoff im Labor in Pflanzenblätter gespritzt oder in die Pflanzen eingerieben. Das Team erforscht in Kooperation mit dem Pharmazeuten Prof. Dr. Karsten Mäder von der MLU, wie sich die RNA-Wirkstoffe haltbarer machen lassen und gleichzeitig besser in die Pflanzen gebracht werden können. Denkbar wäre zum Beispiel, sie als Spray auf die Pflanzen aufzubringen. Bis ein fertiges Mittel gegen das Gurkenmosaikvirus auf den Markt kommen könnte, wird es jedoch noch etwas Zeit brauchen, so die Forscher.

cm/Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg