Genomkarten: der Schlüssel für effektivere Pestizide?

Die Sequenzierung von Insektengenomen könnte dazu beitragen, neue Erkenntnisse über das Verhalten von Schädlingen zu gewinnen und ökologischere Schädlingsbekämpfung zu erreichen, so die Forscher eines führenden Agrarforschungszentrums.

Die Forscher des Zentrums – des ältesten Agrarforschungsinstituts der Welt – haben sich mit den Unternehmen Syngenta und Bayer zusammengetan, um in den vergangenen fünf Jahren über 20 Genome von Insekten zu sequenzieren. Darunter waren auch einige der am meisten verbreiteten Schädlingen, mit denen Landwirte konfrontiert sind.

Bisher waren nur für eine Handvoll der mehr als eine Million Insektenarten auf der Erde detaillierte Genome erstellt worden. Dies sei ein Umstand, den die leitende Forscherin Linda Field als „echtes Hindernis“ für die Forschung bezeichnete.

Field, eine führende Insekten-Molekularbiologin und emeritierte Professorin in Rothamsted, erklärte gegenüber EURACTIV, dass die nun öffentlich zugänglichen sequenzierten Genome, nicht nur einen „enormen Nutzen“ für die Welt der Entomologie haben, sondern auch die gezielte Schädlingsbekämpfung revolutionieren könnten.

Dies liegt daran, dass Genomkarten wichtige Unterschiede zwischen den biologischen Mechanismen von Schädlingsarten und anderen Insekten aufzeigen können.

Wissen ist Macht

Dank jahrelanger akribischer Forschung wissen die Forscher zum Beispiel bereits, dass Blattläuse – ein ernster Pflanzenschädling, der mehrere Krankheiten überträgt – Natriumkanäle haben, die sich von denen anderer Insekten stark unterscheiden.

„Aber das haben wir auf die harte Tour herausgefunden,“ erklärte Field. Denn zuerst mussten die Insekten geklont werden, um die Unterschiede auch ausmachen zu können.

„Jetzt könnte man in einer Datenbank nachsehen, ob es einen Unterschied zwischen dem Natriumkanal, dem Kalziumkanal oder dem Nikotinrezeptor gibt, und im Computer ein Molekül entwerfen, das an den einen und nicht an den anderen bindet, um Selektivität zu erreichen“, erklärte sie.

Alternativ könnte die Datenbank dabei helfen, herauszufinden, welche Insekten bestimmte Verbindungen entgiften können, um gezielte Moleküle zu entwerfen. So könnte man zum Beispiel Moleküle entwickeln, die von Bienen abgebaut werden können, aber für Schädlinge tödlich wären, erklärte sie.

Die Genome könnten aber auch dazu beitragen, nicht-chemische Schädlingsbekämpfungsmethoden zu entwickeln. So ließe sich beispielsweise das Verhalten von Insekten manipulieren, indem man sich auf die Gene konzentriert, die steuern, wie Insekten Partner und Wirtspflanzen finden, und sie so von Nutzpflanzen fernhalten.

„Es gibt einen ganzen Bereich, in dem Pheromone eingesetzt werden können, um Insekten abzulenken, und man könnte das viel besser kontrollieren, wenn man genau wüsste, wie die Insekten diese Pheromone überhaupt erkennen“, sagte sie.

„Wenn wir die Genome haben, können wir viel mehr darüber wissen, wie die Antennen diese flüchtigen Stoffe erkennen“, erklärte sie. „Das ist ein weiterer Bereich, der durch die Genome erschlossen wird.“

Gezielte Bekämpfung

Auf diese Weise, so hofft die Forscherin, wird die Datenbank „den Einsatz der chemischen Ökologie eröffnen.“ Diese – und das ist entscheidend – kann dazu beitragen, Schädlingsbekämpfungsmittel zu entwickeln, die nicht nur artspezifisch sind, sondern auch weniger wahrscheinlich eine Resistenzentwicklung bei den Zielarten hervorrufen. Die Resistenz ist ein ernstes und wachsendes Problem für die Landwirte und häufig der Grund für den übermäßigen Einsatz von Pestiziden.

Dies ist von entscheidender Bedeutung, denn es bedeutet, dass man „immer noch etwas hat, das funktioniert, wenn die Landwirte sich wehren müssen.“

Weltweit haben rund 600 Schädlingsarten bereits ein gewisses Maß an Pestizidresistenz entwickelt, was die Wirksamkeit der verfügbaren Optionen für die Schädlingsbekämpfung verringert.

Die Entschlüsselung der in diesen Insektengenomen enthaltenen Informationen könnte dazu beitragen, die Landwirtschaft auf die Zukunft der Schädlingsbekämpfung auszurichten, so Field. Für sie ist das ein ganzheitlicher Systemansatz, der eine Kombination aus selektiver Chemie, widerstandsfähigeren Pflanzen, gesünderer Artenvielfalt und einem tieferen ökologischen Verständnis umfasst.

[Bearbeitet von Gerardo Fortuna/Alice Taylor/Kjeld Neubert]