Neues Spray könnte Olivenbäume vor Xylella schützen

Ein Forschungsteam am Institut für Molekular- und Zellbiologie der Pflanzen hat eine bahnbrechende Technologie zur präzisen und dauerhaften Inaktivierung pflanzlicher Gene durch eine einzige Sprühanwendung entwickelt.

Das Ergebnisse, veröffentlicht in Nucleic Acids Research, beschreiben einen innovativen Ansatz, bei dem ein gutartiges Virus eingesetzt wird, das speziell entwickelte kleine RNA-Moleküle freisetzt, um Zielgene selektiv zum Schweigen zu bringen, ohne die genetische Ausstattung der Pflanze zu verändern.

Dieses Merkmal ist innerhalb der Europäischen Union von erheblicher Bedeutung Regulierung rund um gentechnisch veränderte Organismen (GVO) ist streng. Daher hat das Forschungsteam einen europäischen Patentantrag eingereicht, um diese Technologie zu schützen, die sich im gemeinsamen Besitz des spanischen Nationalen Forschungsrats (CSIC) und der Technischen Universität Valencia befindet.

Die Technologie basiert auf der Verwendung künstlicher microRNAs (amiRNAs) – winziger RNA-Moleküle, die DNA-ähnliche Eigenschaften aufweisen, aber deutlich kleiner sind.

Diese amiRNAs wurden sorgfältig entwickelt, um eine hohe Spezifität zu gewährleisten und eine unbeabsichtigte Geninaktivierung zu verhindern. Sie leiten sich von größeren Vorläufermolekülen ab, deren Größe mithilfe optimiert wurde Arabidopsis thaliana, eine häufig verwendete krautige Pflanze in der Molekularbiologie und Pflanzengenetikforschung.

Diese Methode eröffnet Möglichkeiten für eine breite Markteinführung. Es findet Anwendung bei der Steigerung der Pflanzenproduktivität, dem Schutz von Pflanzen vor Krankheiten und der Stärkung ihrer Widerstandsfähigkeit gegenüber Umweltveränderungen.

Das Spray, das ein harmloses Virus enthält, wird auf die Zielpflanze aufgetragen. Sobald das Virus in der Pflanze angekommen ist, vermehrt es sich und gibt die künstlichen RNA-Moleküle ab, die zur Inaktivierung des gewünschten Gens erforderlich sind.

"„Einerseits ist es uns gelungen, die Größe der Vorläufermoleküle der künstlichen microRNAs erheblich zu reduzieren, ohne deren Aktivität zu beeinträchtigen“, sagte Alberto Carbonell, Forscher am CSIC.

"Andererseits haben wir bewiesen, dass wir Pflanzengene inaktivieren können, indem wir Pflanzenextrakte versprühen, die harmlose virale Vektoren enthalten, die amiRNAs aus minimalen Vorläufermolekülen produzieren“, fügte er hinzu.

Diese Technologie bietet eine Reihe von Vorteilen. Erstens kann eine einzige Sprühanwendung das harmlose Virus einschleusen und amiRNAs in den Zielpflanzengeweben produzieren, wodurch die Notwendigkeit mehrerer Behandlungen entfällt und die Anwendungskosten gesenkt werden.

Forscher konnten beispielsweise mit einem einzigen Spray die Inaktivierung von Genen, die mit der Chlorophyll-Biosynthese in Zusammenhang stehen, nachweisen, was zu einer Gelbfärbung des betroffenen Gewebes führte.

Carbonell sagte, dieser Ansatz könnte möglicherweise den Pflanzenanbau revolutionieren, indem er die Genexpression selektiv inaktiviert, den Ernteertrag steigert und ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber sich ändernden Umweltbedingungen stärkt.

Darüber hinaus könnte die Technologie zur Immunisierung von Nutzpflanzen gegen verschiedene Krankheitserreger, einschließlich Viren, eingesetzt werden.

Die Stummschaltung bestimmter Gene in Olivenbäumen kann ihre Resistenz gegen das Olive Quick Decline Syndrome (OQDS), eine verheerende Krankheit, die durch das Bakterium verursacht wird, erhöhen Xylella fastidiosa. Forscher haben Schlüsselgene in Olivenbäumen identifiziert, die, wenn sie zum Schweigen gebracht werden, ihre Fähigkeit zur Abwehr von OQDS stärken könnten.

Olivenbäume verfügen über Abwehrmechanismen, und Forscher suchen nach Möglichkeiten, diese natürlichen Schutzmechanismen zu stärken. Indem Forscher auf bestimmte Gene in den Olivenbäumen selbst abzielen, wollen sie deren Resistenz gegen OQDS erhöhen.

Die genauen Gene, die für die Stummschaltung identifiziert wurden, spielen eine entscheidende Rolle bei der Interaktion des Baumes mit Xylella fastidiosa. Einige dieser Gene sind an der Reaktion des Baumes auf das Bakterium beteiligt und beeinflussen die Schwere der OQDS-Symptome. Durch die Stummschaltung dieser spezifischen Gene hoffen die Forscher, die Reaktion des Olivenbaums auf Xylella fastidiosa zu verändern und ihn resistenter gegen die Krankheit zu machen.

Die Stummschaltung dieser Gene im Olivenbaum bietet eine potenzielle Lösung zur Bekämpfung von OQDS und minimiert gleichzeitig den Bedarf an Breitbandpestiziden. Dieser Ansatz würde nicht nur die Widerstandsfähigkeit des Baumes gegen die Krankheit erhöhen, sondern auch zu nachhaltigen und umweltfreundlichen landwirtschaftlichen Praktiken beitragen.