RNA-basierter Pflanzenschutz: Chancen und Hürden

Pflanzenviren verursachen weltweit Ernteverluste in Milliardenhöhe. Sie gefährden insbesondere Gemüse-, Obst- und Spezialkulturen. Große Hoffnungen ruhen daher auf RNA-basierten Pflanzenschutzstrategien. Dabei werden Pflanzen mit künstlicher doppelsträngiger RNA (dsRNA) behandelt. Diese dsRNA erkennt gezielt virale Erbinformationen und hemmt deren Vermehrung. Die Technologie gilt als hochspezifisch. Zudem ist sie potenziell umweltfreundlicher als konventionelle Pestizide.

Ein interdisziplinäres Forschungsteam untersuchte nun die Möglichkeiten und Grenzen dieser Methode. Beteiligt waren die Universität Gießen, die Université de Strasbourg/CNRS, die Hochschule Bielefeld und die Universität Düsseldorf. Die Forschenden entwickelten erstmals allgemeine Designprinzipien für zukünftige RNA-Trägersysteme in der Pflanzenproduktion.

Die zelluläre Barriere als Hauptrisiko

So vielversprechend die dsRNA-Technologie ist, es gibt biologische Hürden. Das zentrale Problem: Die RNA-Moleküle müssen in die Pflanzenzellen gelangen. „Hier liegt die größte Herausforderung“, so Prof. Dr. Karl-Heinz Kogel. „Während zahlreiche Studien über erfolgreiche Anwendungen berichten, wird häufig unterschätzt, dass Viren sich im Inneren der Pflanzenzellen vermehren.“ Eine wirksame Virusbekämpfung setzt voraus, dass die applizierte RNA biologische Barrieren überwindet. Dazu gehören die Blattoberfläche, die Zellwand und die Zellmembran.

Defizite beim Nachweis der intrazellulären Transition

Das Team analysierte die internationale Literatur zu künstlichen und biologischen Trägersystemen. Diese Formulierungen sollen RNA-Moleküle schützen und deren Transport erleichtern. Viele Nanocarrier erhöhen nachweislich die Stabilität der RNA auf der Pflanzenoberfläche. Für eine effiziente Abgabe in das Zytoplasma fehlen jedoch oft überzeugende experimentelle Nachweise. Nur so gelingt ein verlässlicher antiviraler Schutz unter Praxisbedingungen.

„Unsere Auswertung zeigt, dass die Möglichkeiten dieser Technologie groß sind“, sagt Prof. Kogel. „Wir legen hier erstmals eine systematische Analyse der größten Hindernisse für RNA-basierte Virusbekämpfung vor. Viele dieser biologischen Barrieren werden in der aktuellen Diskussion unterschätzt. Ihre Überwindung entscheidet darüber, ob RNA-Technologien künftig den Sprung vom Labor auf das Feld schaffen.“

Neue Designprinzipien für Nanocarrier

Auf Basis ihrer Analysen entwickelte die Gruppe funktionelle Designprinzipien für zukünftige RNA-Trägersysteme. Diese Richtlinien sollen die Entwicklung neuer Generationen von Nanocarriern unterstützen. Dabei setzen die Forschenden gezielt auf biologisch abbaubare und regulatorisch akzeptable Materialien. „Unsere Studie liefert einen wichtigen Orientierungsrahmen für die zukünftige Entwicklung nachhaltiger Pflanzenschutzstrategien und zeigt auf, welche wissenschaftlichen Fragen gelöst werden müssen, bevor RNA-basierte Technologien ihr volles Potenzial im Feld entfalten können“, resümiert Prof. Kogel.

Quelle

Justus-Liebig-Universität Gießen (06/2026)