PORTFOLIO

Das Ziel dieses interdisziplinären Projektes ist es, symbiotische Bakterien von Nützlingen zu verbessern und so zur pestizidfreien, nachhaltigen Nahrungsmittelproduktion beizutragen. Bakterielle Symbionten erbringen wichtige Leistungen für ihre Wirtsorganismen, in dem sie z.B. deren Nährstoffaufnahme und Entgiftung aber auch Immunität und Stresstoleranz erhöhen. Die gezielte Verbesserung von Bakteriellen Symbionten ist damit ein vielversprechender biotechnologischer Ansatz, um die Leistung von Nützlingen in Medizin und Landwirtschaft zu verbessern. Das Potential dieses Ansatzes ist jedoch bisher weitgehend unausgeschöpft. In diesem Projekt werden symbiontische Bakterien von Nematoden durch experimentelle Evolution resistent gegen die Abwehrstrategien des Maiswurzelbohrers gemacht. Diese Eigenschaft erhöht die Kapazität der Nematoden, den Maiswurzelbohrer in Schach zu halten. Die damit gewonnenen, verbesserten Nützlinge werden im Feld getestet, um ihr Potential als biologische Schädlingsbekämpfungsstrategie im landwirtschaftlichen Kontext zu quantifizieren.

Das Projekt kombiniert detailliertes Wissen über die Biologie eines Schadinsekts von globaler Bedeutung mit einem originellen biotechnologischen Ansatz, welche zusammen die Verbesserung von Eigenschaften bakterieller Symbionten erlauben und damit die Effizient eines Nützlings gezielt verbessern. Das Projekt integriert Labor und Feldarbeit und ermöglicht damit die Übersetzung von Grundlagenforschung in die Praxis. Durch die gezielte Züchtung von besseren Nützlingen setzt das Projekt neue Impulse für die biologische Schädlingsbekämpfung in Dienst der nachhaltigen Landwirtschaft.

Das Projekt startete im Frühjahr 2020. Durch experimentelle Evolution wurden 22 Bakterienstämme erzeugt, welche eine erhöhte Resistenz gegen Pflanzensekundärstoffe aufwiesen. Durch Genomsequenzierung wurden 11 genetische Marker identifiziert, welche mit diesem Merkmal assoziiert sind. Ein Teil der verbesserten Bakterien wurden erfolgreich zurück in die Nematoden gebracht. Es wurden Versuche im Labor durchgeführt, um die Effizienz der neuen Bakterien-Nematoden Kombinationen als Nützlinge zu quantifizieren. Vier neu entwickelte Kombinationen konnten die Larven des Maiswurzelbohrers unter Laborbedingungen effizienter infizieren und töten. Im Sommer 2022 wurden diese Bakterien-Nematoden Kombinationen in Feldexperimenten in Ungarn getestet. Dabei waren unsere neu entwickelten Nützlinge bei der Bekämpfung des Maiswurzelbohrers ebenso effizient wie die bereits im Handel erhältlichen Nematodenprodukte. Unsere Studie deutet darauf hin, dass andere Faktoren (als die erhöhte Resistenz gegen Pflanzensekundärstoffe) für die Biokontrolle unter Feldbedingungen relevanter sind. Dennoch ergibt sich die Möglichkeit, mit einem ähnlichen experimentellen Ansatz andere Nützlinge zur verbessern und zu einer nachhaltigen und pestizidfreien Landwirtschaft beizutragen.