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22.02.2011

Krabbenschalen für den Pflanzenschutz

Mit Chitosan, einem aus Krabbenschalen gewonnenem Naturprodukt, wollen Münsteraner Forscher gemeinsam mit indischen Kollegen neue Pflanzenschutzmittel herstellen, die sowohl für Industrieländer als auch für Kleinbauern in der dritten Welt nützlich sind.

Krabbenschalen, Inhaltsstoff Chitosan als pflanzenschutz
Der Körperpanzer von Krabben und andere Zehnfußkrebse sind die wichtigste Quelle für die industrielle Produktion von Chitosan.
Quelle: 
Rolf Plühmer / pixelio.de

Zusammen mit indischen Projektpartnern wollen Forscher der Universität Münster ein besonders umweltfreundliches und preisgünstiges Pflanzenschutzmittel herstellen. Dafür nutzen sie Chitosan, ein aus Krabbenschalen gewonnener Naturstoff. Das fertige Produkt soll indischen Teefarmern ebenso zugute kommen wie deutschen Kartoffelbauern. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert das deutsch-indische Vorhaben in den kommenden vier Jahren mit mehr als 1,2 Millionen Euro.

Auf den ersten Blick haben Teepflanze und Kartoffelknolle nicht viel miteinander gemein, doch das täuscht. Denn beide Pflanzen bedroht der gleiche Feind: die sogenannten Eipilze. Bei ihnen handelt es sich nicht etwa um echte Pilze, die Einzeller sind viel näher mit den Braunalgen und Kieselalgen verwandt. Zu den Eipilzen gehören einige besonders gefürchtete Erreger von Pflanzenkrankheiten. So löst zum Beispiel Phytophthora infestans bei der Kartoffel die Kraut- und Knollenfäule aus. Sie gilt als Auslöser der großen Hungersnot in Irland in der Mitte des 19. Jahrhunderts. Unzählige Irländer suchten damals ihr Heil in der Auswanderung nach Amerika, abertausende verhungerten. Auch wenn in Europa die Erreger inzwischen dank chemischer Pflanzenschutzmittel zurückgedrängt wurden, ist die Situation in weniger entwickelten Ländern teilweise noch dramatisch. 

Bisherige Bekämpfungsmethoden nicht zuverlässig

Das erfuhr auch der Biotechnologe Bruno Moeschbacher, als er 2007 mehrere Gewürz-, Gummi-, Tee- und Kaffee-Plantagen im südindischen Kerala besuchte. Der Professor am Institut für Biologie und Biotechnologie der Pflanzen an der Universität Münster erinnert sich: „Immer wieder zeigte ein indischer Forscherkollege mir Pflanzen, die durch sogenannte Eipilze krank geworden waren.“ Er erfuhr auch: Den meist armen Landwirten dort stehen nur kupferbasierte Präparate zur Behandlung der Pflanzen zur Verfügung, doch diese sind nach Einschätzung der Wissenschaftlernur bedingt wirksam. Indische Forscher begannen daraufhin mit der Suche nach biologischen Bekämpfungsmaßnahmen. Wie die Kollegen den Münsteraner Wissenschaftlern mitteilten, erwies sich die Strategie, mikroskopische Bodenpilze zum Pflanzenschutz einzusetzen, jedoch ebenfalls als wenig zuverlässig. Und auch als sie versuchten, die biologischen Präparate mit den Kupferfungiziden zu kombinieren, mussten die indischen Kollegen eine herbe Enttäuschung hinnehmen: Das Kupfer bekämpfte nicht nur wie erwartet die Schadpilze, sondern schädigte auch jene Bodenpilze, die Teil der biologischen Bekämpfungsmittel waren.

Während ihres Wachstums, wie hier auf einem Hanfsamen, bilden die Eipilze fädige Strukturen, die sogenannten Hyphen.
Quelle: 
Keisotyo / wikimedia commons

Während ihres Wachstums, wie hier auf einem Hanfsamen, bilden die Eipilze fädige Strukturen, die sogenannten Hyphen.

Aufgrund dieser Erfahrungen haben sich die Forscher aus Münster mit ihren indischen Kollegen nun zusammengetan. Moeschbacher arbeitet seit Jahren an der Entwicklung von Pflanzenschutzpräparaten auf der Basis von Chitosan, einem Polysaccharid, das aus dem Chitin von Krabbenschalen gewonnen werden kann. Bislang hat er sich vor allem darauf konzentriert, die Wirkung des Chitosans auf die Wundheilung zu untersuchen sowie die biotechnologische Herstellung des Stoffs zu entwickeln.

Dreifach-Kombination soll den Durchbruch bringen

Gemeinsam mit den Indern soll nun eine Anwendung für die Landwirtschaft getestet werden. Um Chitosan als Pflanzenschutzmittel zu nutzen, wollen die Wissenschaftler um Projektkoordinator Moerschbacher eine Kombination aus allen drei bisher einzeln verwendeten Komponenten – Kupfer, Chitosan und biologische Bekämpfungsmaßnahmen (Biocontrol Agents, BCA) – entwickeln. Nach den Abkürzungen dieser drei Komponenten ist das Projekt benannt: "CuChi-BCA".

"Da Eipilze auch in Europa als besonders schwer zu bekämpfende Krankheitserreger beispielsweise im Wein- und Kartoffelbau im Mittelpunkt stehen, sind sie ein naheliegendes Thema für ein deutsch-indisches Forschungsprojekt", betont Nour Eddine El Gueddari aus der Münsteraner Arbeitsgruppe. Dabei profitieren beide Seiten von dem Projekt: Die indische, subtropische Landwirtschaft ist durch relativ hohen Flächenverbrauch sowie den geringen Einsatz von chemischen Pflanzenschutzmitteln und Düngern gekennzeichnet. Für sie ist gerade die Kombination mit den kostengünstigen biologischen Bekämpfungsmaßnahmen wichtig. Dies würde auch den finanzschwachen Farmern in ländlichen Regionen von Indien, Afrika und Südamerika erlauben, ihre Ernte vor einem möglichen Totalverlust zu bewahren. Teure, chemische Pestizide konnten sie sich bisher nicht leisten. Sie sind den Eipilzen bislang hilflos ausgeliefert.

Aber auch für die eher industriell geprägte deutsche und europäische Landwirtschaft könnte der neue Ansatz nützlich sein. Hier steht wiederum die Kombination von Kupfer und Chitosan im Vordergrund des Interesses. Die Forscher um Moerschbacher wollen "intelligente" Chitosan-Nanopartikel entwickeln, die Kupfer nach Bedarf freisetzen und einer langfristigen Kontamination landwirtschaftlicher Flächen durch Kupfer vorbeugen. Vor allem Weintrauben- und Kartoffelpflanzungen sind hierzulande durch Eipilze bedroht. Phytoptera- und Peronospora-Arten lösen bei ihnen zum Beispiel den falschen Mehltau aus. Moerschbacher will nun analysieren, wie mit Kupfer beladenene Chitosanmoleküle auf diese krank machenden Keime wirken. Außerdem analysiert das Forscherteam aus Nordrhein-Westfalen, ob die Chitosane die in CuChi-BCA enthaltenen, nützlichen Bakterien unbeeinflusst lässt.

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