Hanf-Cannabinoide könnten sich entwickelt haben, um Insektenschädlinge abzuschrecken

Cannabinoide, natürlich vorkommende Verbindungen, die in Hanfpflanzen vorkommen, könnten sich entwickelt haben, um Schädlinge davon abzuhalten, darauf zu kauen. Experimenten zufolge führten höhere Cannabinoidkonzentrationen in Hanfblättern zu proportional geringeren Schäden durch Insektenlarven.

Die Studie öffnet die Tür für die potenzielle Entwicklung von Pestiziden aus Cannabinoidextrakten, obwohl solche Anwendungen angesichts der pharmakologischen Eigenschaften der Verbindungen, zu denen CBDA, THCA und ihre Vorstufe CBGA gehören, auf nicht essbare Pflanzen beschränkt wären. Diese Verbindungen werden auf natürliche Weise von Hanfpflanzen produziert und wandeln sich beim Erhitzen in die bekannteren Stoffe CBD, THC und CBG um.

In den Jahrzehnten, seit Wissenschaftler erstmals Cannabinoide identifizierten, konzentrierte sich die Forschung auf ihre medizinischen und berauschenden Wirkungen, aber es war nie klar, warum diese Pflanzen überhaupt Cannabinoide entwickelten. Forscher haben die Hypothese aufgestellt, dass Cannabinoide Pflanzen vor ultraviolettem Licht, Krankheitserregern und Pflanzenfressern schützen könnten.

„Es wurde spekuliert, dass es sich um Abwehrstoffe handelt, da sie sich hauptsächlich in weiblichen Blüten anreichern, um die Samen zu schützen, was bei Pflanzen ein recht verbreitetes Konzept ist“, sagte Larry Smart, Pflanzenzüchter und Professor an der School of Integrative Plant Science bei Cornell AgriTech im College of Agriculture and Life Sciences (CALS).

„Aber niemand hat eine umfassende Reihe experimenteller Ergebnisse zusammengestellt, um einen direkten Zusammenhang zwischen der Anreicherung dieser Cannabinoide und ihren schädlichen Auswirkungen auf Insekten zu zeigen“, sagte Smart, der leitende Autor der Studie.Cannabinoide wirken bei der Abwehr kauender Pflanzenfresser in Cannabis Sativa L.“, das in der Zeitschrift veröffentlicht wird Gartenbauforschung.

„Die Studie gibt uns Einblicke in die Funktionsweise von Cannabinoiden in natürlichen Systemen und kann uns dabei helfen, neue THC-konforme Hanfsorten zu entwickeln, die diese natürlichen eingebauten Abwehrkräfte gegen Pflanzenfresser aufrechterhalten“, sagte George Stack, Ph.D., Postdoktorand bei Smart’s lab und Erstautor der Arbeit.

Das Cornell-Hanfzuchtprogramm begann im Jahr 2017 mit der Bewertung verschiedener im Handel erhältlicher Hanfsorten, um herauszufinden, welche am besten für das lokale Klima, die Böden und die Umwelt geeignet sind, sodass den Landwirten Empfehlungen gegeben werden konnten. Smart, Stack und Kollegen stellten fest, dass Sorten, die aus einem Zuchtprogramm in der Ukraine stammten, alle sehr anfällig für japanische Käfer waren, während andere Sorten von einem solchen Raub verschont blieben.

„Als wir am Ende der Saison die Chemie dieser Pflanzen charakterisierten, erfuhren wir, dass die Pflanzen aus dem ukrainischen Programm keine Cannabinoide produzierten“, sagte Smart.

Da Sorten, die mehr Cannabinoide produzierten, weniger Raubtieren ausgesetzt waren, vermutete das Team, dass die Verbindungen möglicherweise als Abwehrmittel wirken, um Hanfpflanzen vor Insektenschäden zu schützen, und entwickelten Experimente, um ihre Hypothese zu überprüfen.

In Tests mit Hanfpflanzen mit unterschiedlichen Cannabinoidkonzentrationen stellten die Forscher fest, dass der Schaden durch blattkauende Insekten (Kohlsaugerlarven) in Blättern mit geringeren Cannabinoidkonzentrationen höher war.

„In Abwesenheit von Cannabinoiden sahen wir schwere Insektenschäden, und in Gegenwart von Cannabinoiden sahen wir viel weniger Schäden“, sagte Smart.

In kontrollierten Fütterungsstudien im Labor isolierten die Forscher CBDA und CBGA und strichen die Extrakte in verschiedenen Konzentrationen auf eine künstliche Insektennahrung auf. Laut der Studie wuchsen die Larven mit zunehmender Cannabinoidkonzentration weniger und hatten geringere Überlebensraten.

Das Cornell-Programm kann aufgrund bundesstaatlicher Beschränkungen nicht mit Pflanzen mit hohem THCA-Gehalt (der berauschenden Verbindung in Marihuana) funktionieren, daher wurde THCA als Pestizid in dieser Forschung nicht getestet, sagte Smart.

„Der potenzielle Einsatz von Cannabinoiden als Pestizid ist ein spannendes Gebiet für zukünftige Forschung, aber aufgrund der pharmakologischen Aktivität der Verbindungen wird es sicherlich regulatorische Hindernisse geben, und es sind weitere Studien erforderlich, um zu verstehen, gegen welche Schädlinge Cannabinoide wirksam sein werden“, sagte Stack .

Zukünftige Arbeiten werden untersuchen, ob auch saftsaugende Insekten wie Blattläuse durch Cannabinoide gehemmt werden. Die Forscher untersuchen auch, ob Arten anderer Pflanzengattungen, die Cannabinoide produzieren, wie beispielsweise die südafrikanische Wollschirmpflanze (Helichrysum umbraculigerum), ebenfalls von ihren insektiziden Eigenschaften profitieren könnten. Wenn ja, würde es sich um ein Beispiel einer konvergenten Evolution handeln, bei der dieselbe Anpassung unabhängig voneinander bei verschiedenen Arten zu unterschiedlichen Zeiten und an unterschiedlichen Orten entstand.