RNA-Interferenz in Pflanzen
FWU Unterrichtsfilm von André Rehse
Auch Pflanzen können krank werden. Ihre Blätter werden von Viren befallen und sie bekommen Flecken. Das führt in der Landwirtschaft oft zu Ernteausfällen. Doch was passiert da eigentlich, wenn ein Virus eine Pflanze befällt, und wie könnte moderne Wissenschaft helfen, dagegen anzukämpfen?
Forscherinnen und Forscher entdecken weltweit neue, natürliche Mechanismen, mit denen Pflanzen sich vor gefährlichen Eindringlingen schützen – ohne Gentechnik oder Chemie. Einer der wichtigsten Ansätze dabei ist die sogenannte RNA-Interferenz (RNAi), eine Art unsichtbare Abwehrstrategie, die Pflanzen dabei hilft, Viren gezielt zu erkennen und unschädlich zu machen.
Unsichtbare Schutzmechanismen
Was wäre, wenn Pflanzen eine Art „unsichtbares Immunsystem“ gegen Viren und Schädlinge hätten? Die Forschung am Max-Planck-Institut für molekulare Pflanzenphysiologie in Golm bei Berlin zeigt, wie genau das funktioniert: Das Stichwort heißt RNA-Interferenz (RNAi).
Wie Pflanzen Virusangriffe erkennen und abwehren
Pflanzen sind keineswegs wehrlos, wenn sie von Viren befallen werden. Mithilfe der RNA-Interferenz spüren sie das Virus auf, zerschneiden gezielt Teile der viralen Erbinformation und verhindern so, dass sich das Virus weiter ausbreitet. Dieses System funktioniert ähnlich wie ein Immunsystem. Besonders gut erforscht wird das aktuell am Modellorganismus Arabidopsis thaliana.
Von Flecken bis Färbung: Infizierte Blätter verraten den Virus
Im Labor sieht man den Unterschied schnell: Gesunde Pflanzen sind kräftig grün. Ist das Blatt jedoch mit einem RNA-Virus infiziert, zeigen sich gelbe Flecken und bunte Mosaike – typische Symptome einer Virusinfektion, die Landwirtinnen und Hobbygärtner auf einen Virusbefall aufmerksam machen können.
Revolutionäres Schutzschild für Pflanzenzellen
Die Pflanzenzellen nutzen besonders kleine RNA-Abschnitte, sogenannte siRNAs, um sich vor Viren zu schützen. In den Stammzellbereichen, wo neue Blätter oder Blüten wachsen, bleibt das Virus meist außen vor. Dort fanden Forschende eine besonders hohe Konzentration des Enzyms RDR1. Dieses Protein „erkennt“ virale RNA und sorgt dafür, dass sie vervielfältigt und schließlich zerschnitten wird – ein zentrales Puzzleteil für die Pflanzengesundheit.
Warum interessiert sich die Forschung für dieses Thema?
Viele Wissenschaftler wollen verstehen, wie Pflanzen ihre Immunabwehr an die nächste Generation weitergeben – ein Rätsel, das auch heute noch für große Fragen sorgt. Das Ziel: Neue, gezielt wirkende Pflanzenschutzmittel entwickeln, die ähnlich wie moderne Impfstoffe den Pflanzen gezielt helfen und so den massenhaften Einsatz von Pestiziden überflüssig machen.
Virenresistente Bohnen: Ein Durchbruch aus Brasilien
Wirklicher Durchbruch: In Brasilien wurde eine Bohnenpflanze entwickelt, die dank eines eingeschleusten Gens gegen das gefürchtete Gelbmosaikvirus resistent ist. Das Virus verursacht dort massive Ernteausfälle, vor allem bei Kleinbauern. Mithilfe der RNAi-Technik blockiert die Bohne sofort die Vermehrung der Viren, sobald sie angreifen. Seit 2015 sind diese Bohnen – nach vielen Tests – im Anbau erlaubt. Die Ernten sind sicherer, die Bauern profitieren enorm und das Virus wird erfolgreich zurückgedrängt.
RNA-Spray – Die Zukunft ohne Gentechnik?
In Europa ist der direkte Anbau solcher „transgenen“ Pflanzen streng reglementiert. Doch die Forschung geht weiter: Eine große Hoffnung liegt jetzt in RNA-Sprays. Diese können direkt auf die Pflanzen aufgetragen werden und lösen dort die Schutzmechanismen aus – ganz ohne Veränderungen am Erbgut. Erste Produkte gibt es bereits und sie gelten als echte Alternative zu chemischen Pflanzenschutzmitteln.
Gezielter Pflanzenschutz mit RNA-Interferenz könnte schon bald dafür sorgen, dass weniger Pestizide zum Einsatz kommen – zum Wohle der Umwelt und der Artenvielfalt. Die Forschenden machen Mut: Biologische Schutzmethoden sind auf dem Vormarsch!
Sobald das Unterrichtsmedium veröffentlicht wird, gibt es hier einen Link zum Trailer auf YouTube
