Ein neuartiger Wirkstoff schützt Pflanzen zuverlässig vor dem am häufigsten auftretenden Virus in Landwirtschaft und Gartenbau: dem Gurkenmosaikvirus. Entwickelt wurde der Wirkstoff von Forschenden der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU).

Er besteht aus RNA-Bausteinen, die das Immunsystem der Pflanzen beim Kampf gegen das Virus unterstützen. Auch bei einer hohen Virenlast überlebten 80 bis 100 % der behandelten Pflanzen eine Infektion im Labor.

Gefürchtetes Virus

Das Gurkenmosaikvirus ist im Pflanzenbau gefürchtet. Etwa 90 Blattlausarten übertragen das Virus, das mehr als 1.200 Pflanzenarten befällt. Dazu zählen auch zahlreiche landwirtschaftliche Nutzpflanzen wie Kürbisse, Gurken, Getreide sowie Heil- und Gewürzpflanzen.

Schnell zu erkennen ist das Virus anhand des charakteristischen, mosaikartigen Musters auf den Blättern der befallenen Pflanzen. Diese entwickeln sich schlecht, ihre Erträge können nicht vermarktet werden. Ein Pflanzenschutzmittel gegen das Virus ist in Deutschland nicht zugelassen. Langfristig könnte hier die neue Arbeit der MLU-Forschenden Hilfe versprechen. Die Grundidee: die pflanzliche Abwehr gegen das Virus in die richtige Richtung zu lenken.

edsRNA-Wirkstoff

Das Team um Prof. Dr. Sven-Erik Behrens vom Institut für Biochemie und Biotechnologie der MLU hat nun eine Methode entwickelt, um gezielt effiziente siRNA-Moleküle zu identifizieren. In zahlreichen Laborexperimenten an der Modellpflanze Nicotania benthamiana konnten sie 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 %. 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.

Wirkstoff schnell anpassbar

"RNA-Viren wie das Gurkenmosaikvirus sind gefährlich, weil sie sich schnell weiterentwickeln können. Außerdem besteht das Erbgut dieses Virus aus drei separaten Teilen, was die Chance auf neue Mutationen weiter erhöht. Um einen maximalen Schutz gegen das Virus zu erreichen, setzen unsere Substanzen deshalb an verschiedenen Stellen des Erbguts an", sagt Behrens.

Außerdem hat das Team das 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", erklärt Behrens. Der Ansatz lässt sich dem Forscher zufolge auch auf andere Krankheitserreger übertragen.

Entwicklung zur Marktreife läuft

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 dann zum Beispiel, sie als Spray auf die Pflanzen aufzubringen.

Gleichzeitig planen die Forschenden Feldversuche, um die RNA-Wirkstoffe auf Ackerflächen zu testen. Und sie sind mit Unternehmen im Gespräch, die die Wirkstoffe künftig im industriellen Maßstab herstellen könnten. Außerdem müsste ein mögliches neues Pflanzenschutzmittel noch einen Zulassungsprozess durchlaufen.

Bis ein fertiges Mittel gegen das Gurkenmosaikvirus auf den Markt kommen könnte, bedarf es also noch etwas Zeit. "Wir sind aber davon überzeugt, dass unser Ansatz auch in der Praxis funktionieren kann. Das erste Pflanzenschutzmittel auf der Basis eines RNA-Wirkstoffes ist kürzlich in den USA zugelassen worden", sagt Behrens.

Studie: Knoblich M. et al. A new level of RNA-based plant protection - dsRNAs designed from functionally characterized siRNAs highly effective against Cucumber Mosaic Virus. Nucleic Acids Research (2025). doi: 10.1093/nar/gkaf136