Eine neue Studie hat neuartige insektizide Proteine in Farnen identifiziert. Professor Marilyn Anderson von der La Trobe University sagte, die Entdeckung könnte zu einer Schädlingsbekämpfung aus pflanzlichen Proteinen für Nutzpflanzen führen, die für die globale Nahrungsmittelproduktion unerlässlich sind.
„Die Strukturanalyse zeigt, dass dieses Protein, obwohl es von Pflanzen produziert wird, mehrere Merkmale mit bekannten Drei-Domänen-Cry-Proteinen gemeinsam hat, die in der Landwirtschaft häufig zur Insektenbekämpfung eingesetzt werden“, sagte Professor Anderson.
„Diese Proteine schützen Nutzpflanzen vor Schäden durch schwere Lepidoptera-(Raupen-)Schädlinge.“
Die Entdeckung dieser Proteine durch Corteva Agriscience verspricht die Entwicklung neuer Werkzeuge zur Bekämpfung von Insektenschädlingen, die die Lebensmittel- und Faserproduktion gefährden.
Die neu entdeckten Proteine bieten eine alternative Wirkungsweise und eine mögliche Lösung für das Problem der Schädlingsresistenz gegenüber bestehenden insektiziden Methoden.
Die Schädlingsbekämpfung in den weltweit wichtigsten Kulturpflanzen Mais, Soja und Baumwolle nutzt Transgene von Bacillus thuringiensis (Bt), um insektizide Proteine zum Schutz vor großen Insektenschädlingen zu produzieren. Die Suche nach alternativen Lösungen wurde durch Bedenken motiviert, dass Schädlinge eine Resistenz gegen diese Proteine entwickeln könnten.
Diese Studie stellt eine neue Familie insektizider Proteine vor, die als IPD113 bezeichnet wird und in Farnen wie Pteris-Arten, bekannt als „Brake“, vorkommt, die als Zimmerpflanzen beliebt sind.
Die Proteine waren in auf künstlicher Ernährung basierenden Tests gegen sechs der wichtigsten Schmetterlingsschädlinge (Raupenschädlinge) von Mais und Sojabohnen sehr wirksam. Darüber hinaus waren Mais- und Sojabohnenpflanzen, die IPD113-Proteine produzierten, im Vergleich zu Kontrollpflanzen resistenter gegen Insektenschäden an Blättern, Stängeln und Ähren.
Die Kristallstrukturanalyse eines Beispiels dieser Proteine ergab eine überraschende Ähnlichkeit mit der Struktur bestimmter insektizider Bt-Proteine, obwohl sie aus Pflanzen (nicht aus Bakterien) stammen. Bemerkenswert ist, dass diesen Farnproteinen eine Domäne (oder ein Teil) fehlt, die typischerweise in Bt-Proteinen vorhanden ist, die Wirksamkeit jedoch erhalten bleibt.
Bemerkenswerterweise betrafen diese Farnproteine immer noch Heerwürmer im Herbst, die gegen herkömmliche Bt-Proteine resistent waren.
Die Forschung ist veröffentlicht im Tagebuch Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften.
Mehr Informationen:
Marilyn Anderson et al.: Neuartige insektizide Proteine aus Farnen ähneln insektiziden Proteinen aus Bacillus thuringiensis. Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften (2023). DOI: 10.1073/pnas.2306177120. doi.org/10.1073/pnas.2306177120