Eine neue Studie unterstreicht das Potenzial der Genbearbeitung, unsere Nahrungsversorgung vor gefräßigen Insektenschädlingen zu schützen. Die Lösung liegt in der Nutzung uralter Abwehrkräfte: Pflanzen produzieren selbst Proteine, die ihre Stärke für viele Insekten unverdaulich machen.
Während Wildsorten über diese Schutzmittel verfügen, wurden diese natürlichen Schädlingsbekämpfungsmittel bei der Domestizierung für höhere Erträge und einfacheren Verzehr häufig abgeschwächt. Jetzt sehen Wissenschaftler in der Genbearbeitung eine Möglichkeit, diese Abwehrkräfte wieder einzuführen oder zu verstärken, ohne die Nachteile traditioneller genetischer Veränderungsmethoden.
Alpha-Amylase-Hemmer sind die Stars dieser Geschichte. Diese Proteine blockieren wirksam die Verdauungsenzyme von Insekten, die Stärke abbauen – und lassen so Schädlinge im Grunde genommen verhungern. Insekten wie Rüsselkäfer, Bruchiden, Kapselrüssler und sogar Kaffeebohnenbohrer sind auf diese Enzyme angewiesen, um zu gedeihen, und ernähren sich von Feldfrüchten wie Mais, Bohnen, Erbsen und gelagertem Getreide.
Frühe Forschungen in den 2000er Jahren identifizierten Gene, die für diese Inhibitoren in verschiedenen Pflanzen verantwortlich sind, und zeigten ihre Wirksamkeit gegen bestimmte Schädlinge. Wissenschaftler entwickelten auch gentechnisch veränderte Pflanzen mit verstärkter Produktion dieser Inhibitoren – diese Ansätze stießen jedoch auf Hürden.
Die Herausforderungen traditioneller GVO
Herkömmliche Techniken der genetischen Veränderung (GVO) sind zwar erfolgreich, beinhalten jedoch häufig das Einfügen von Genen völlig unterschiedlicher Organismen in das Genom der Pflanze. Dies kann bei den Verbrauchern Bedenken hinsichtlich der Sicherheit und Akzeptanz hervorrufen, was zu kostspieligen Regulierungsprozessen und Marktwiderstand führen kann.
Genbearbeitung: Ein verfeinerter Ansatz
Hier kommt die Genbearbeitung ins Spiel. Technologien wie CRISPR bieten unglaublich präzise Werkzeuge zur Veränderung der eigenen DNA eines Organismus. Anstatt fremde Gene einzuführen, können Wissenschaftler vorhandene Gene im Genom der Pflanze optimieren, um die Produktion von Alpha-Amylase-Inhibitoren zu steigern oder sogar deren Wirksamkeit gegen Zielschädlinge zu verbessern.
Die potenziellen Vorteile sind erheblich. Durch die Nutzung dieses Ansatzes könnten Pflanzen auf natürliche Weise höhere Mengen dieser schützenden Proteine produzieren, ohne als transgene Organismen unter Vorschriften wie denen der brasilianischen Nationalen Technischen Kommission für Biosicherheit (CTNBio) Alarm zu schlagen. Dies bedeutet möglicherweise eine schnellere Marktzulassung und eine größere Attraktivität für landwirtschaftliche Betriebe, die nachhaltige Schädlingsbekämpfungslösungen suchen.
„Geneditierung bietet uns die Möglichkeit, die Produktion dieser Inhibitoren zu steigern oder sie in Pflanzen aktiver zu machen“, erklärt Marcos Fernando Basso, Forscher am Genomics for Climate Change Research Center, der die Studie leitete. „Das könnte in den kommenden Jahren ein vielversprechender Weg sein.“
Die Fähigkeit, Pflanzengenome präzise zu manipulieren, eröffnet spannende Möglichkeiten für die Entwicklung von Nutzpflanzen, die widerstandsfähig gegen schädliche Schädlinge sind und gleichzeitig den Bedenken der Verbraucher und Regulierungsbehörden in Bezug auf gentechnisch veränderte Lebensmittel gerecht werden.
