Innovatives Fungizid verhindert Ernteschäden

Milliardenschäden könnten laut Entdeckung der University of California Davis künftig ausbleiben

Spurensuche im Labor für Pflanzenbiologie: Fungizid hochwirksam (Foto: Sasha Bakhter, ucdavis.edu)

Davis (pte002/01.03.2024/06:05)

Mit einem vielversprechenden neuen Fungizidkandidaten zur Bekämpfung verheerender Pflanzenkrankheiten lassen sich möglicherweise Milliardenschäden bei der Ernte verhindern. Die Chemikalie Ebselen, entdeckt von Forschern der University of California Davis, hat Pilzinfektionen bei Äpfeln, Trauben, Erdbeeren, Tomaten und Rosen verhindert und lindert zudem die Symptome einer bereits ausgebrochenen Pilzinfektion bei Reis.

Pilze tarnen Verwundbarkeit

Pilzliche Krankheitserreger sind für fast ein Viertel der weltweiten Ernteverluste verantwortlich. Allein in den USA belaufen sich diese Verluste auf rund 150 Mrd. Dollar pro Jahr. Die Entwicklung von Fungiziden verlief in den vergangenen 50 Jahren dennoch nur schleppend, was vor allem daran lag, dass die Forscher Schwierigkeiten hatten, die Stellen zu identifizieren, an denen die Pilze verwundbar sind. Der neue Fungizidkandidat zielt auf die sogenannte Autophagie ab. Das ist ein zellulärer Recycling-Prozess, der sich kürzlich als wesentlich für die Zerstörungskraft von Pilzen erwiesen hat.

Mithilfe einer neuartigen Screening-Methode, die auf Biolumineszenz basiert, haben die Forscher 30 Chemikalien identifiziert, die einen wichtigen enzymatischen Schritt in der Pilzautophagie hemmen. Der vielversprechendste Kandidat, Ebselen, hat sich bereits beim Menschen als entzündungshemmend erwiesen. Bei der Eindämmung des Pilzwachstums zeigte er sich jetzt wirksamer als derzeit verfügbare Fungizide.

"Durch die Hemmung der Autophagie wird die Pathogenität mehrerer verheerender Pilzerreger deutlich reduziert. Unsere Ergebnisse liefern molekulare Erkenntnisse, die zur Entwicklung der nächsten Generation von Antipilzmitteln beitragen werden", ist sich Wissenschaftlerin Savithramma Dinesh-Kumar sicher.

Vielversprechende Blockade

Autophagie ist ein wichtiger Prozess in Pilzen, Pflanzen und tierischen Zellen, bei dem Zellbestandteile recycelt und toxische Abfallprodukte entfernt werden. Da neuere Studien gezeigt haben, dass die Autophagie an der Pathogenität von Pilzen beteiligt ist, haben die Forscher die Hypothese aufgestellt, dass eine Blockierung der Autophagie die Pilzinfektion hemmen würde. Sie machten sich auf die Suche nach entsprechenden Chemikalien und konzentrierten sich dabei auf einen Schlüsselschritt in diesem Prozess - die Spaltung eines bestimmten Proteins (ATG8) durch das Enzym ATG4.

Um Chemikalien zu identifizieren, die diese Reaktion hemmen, hat das Team einen Test entwickelt, mit dem es sichtbar machen konnte, wann die Reaktion stattfindet und wann sie blockiert ist. Insgesamt untersuchten sie 2.700 mögliche Kandidaten. 30 erwiesen sich als geeignet, Ebselen als besonders wirksam. Obwohl die bisherigen Tests darauf hindeuten, dass Ebselen die Autophagie in Pilzen spezifisch hemmt, sind weitere Untersuchungen erforderlich, um seine Sicherheit zu gewährleisten.

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