Pilzbefall von Nutzpflanzen verursacht jährlich einen Millionenschaden in der Landwirtschaft. Oft können sie nicht oder nur schwer durch handelsübliche Spritzmittel von der Krankheit befreit werden. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler um Priv.-Doz. Dr. Frederik R. Wurm vom Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPI-P, Abteilung Prof. Dr. Katharina Landfester) in Mainz entwickeln daher einen auf Nanotechnologie basierenden Schutz mit minimalem Einsatz von Wirkstoff, der das übermäßige Spritzen von Fungiziden vermeidet. Das Projekt ging Ende Mai in die nächste Phase: An einem Weinfeld des DLR in Neustadt a. d. Weinstraße wurde das Mittel für einen Test zum Einsatz gebracht.
Die Pilz-Erkrankung „Esca“ befällt Weinreben und sorgt jährlich für einen großen finanziellen Schaden bei Weinbauern. Der Pilz befällt die Rebenstämme und zersetzt das Holz von innen – Spritzmittel können den Pilz daher nicht erreichen und bekämpfen. Dr. Frederik R. Wurm und Kollegen haben einen auf Nanotechnologie basierenden Träger entwickelt, um die Reben vor dem Befall zu schützen bzw. davon zu heilen. Hierbei werden „Nanoträger“ – d.h. kleine Nanoteilchen, die kleiner sind als ein millionstel Meter – mit chemischen Verfahren hergestellt und mit einem kommerziell erhältlichen Fungizid gefüllt. Die so präparierten Kugeln werden direkt in den Stamm der Pflanzen eingebracht.
Die Hülle dieser Kugeln besteht aus Lignin – einem Stoff, der neben Zellulose den Hauptbestandteil von Holz bildet. Somit kann diese von dem Pilz ebenfalls zersetzt werden, wodurch das Spritzmittel, welches sich im Inneren der Nanokugel befindet, im Stamm freigesetzt wird. „Wir setzen dem Pilz quasi ein trojanisches Pferd vor: er zersetzt die Hülle unserer Nanoträger und setzt damit das Fungizid frei, welches ihn bekämpft“, so Wurm. Vorteil der Methode der Wissenschaftler ist unter anderem, dass das Mittel auf diese Weise langsam und über einen langen Zeitraum abgegeben wird.
Feldforschung
Nach ersten erfolgreichen Versuchen wurden jetzt an einem Testfeld des DLR Neustadt über 100 Weinstöcke von dem interdisziplinären Forscherteam behandelt. Innerhalb mehrerer Stunden haben sie hierfür die Stämme angebohrt und das Mittel eingebracht. Mit ersten Ergebnissen können die Wissenschaftler schon innerhalb von einigen Wochen rechnen, jedoch werden die Reben noch über mehrere Jahre weiter beobachtet.
Das Projekt wird gemeinsam mit dem Institut für Biotechnologie und Wirkstoff-Forschung in Kaiserslautern sowie dem Dienstleistungszentrum Ländlicher Raum Rheinpfalz, Institut für Pflanzenschutz in Neustadt an der Weinstraße durchgeführt. Die Technologie wurde von Wurm und Kollegen bereits zum Patent angemeldet.
Zur Person
Frederik Wurm wurde in Wiesbaden geboren und studierte Chemie an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz und der Universität Toronto. Nach seiner Doktorarbeit im Jahr 2009 und eines Postdoktorats als Feodor-Lynen Fellow an der École Polytechnique Fédérale in Lausanne wurde er im November 2011 Gruppenleiter am Max-Planck-Institut für Polymerforschung in Mainz in der Abteilung von Katharina Landfester. Seine Forschung umfasst die Herstellung von bioabbaubaren Polymeren und Nanoträgern und wurde kürzlich mit dem Dozentenpreis des Fonds der deutschen chemischen Industrie ausgezeichnet.
Max-Planck-Institut für Polymerforschung
Das Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPI-P) zählt zu den international führenden Forschungszentren auf dem Gebiet der Polymerforschung. Durch die Fokussierung auf weiche Materie und makromolekulare Materialien ist das MPI-P mit seiner Forschungsausrichtung weltweit einzigartig. Seine Aufgabe ist es, neue Polymere herzustellen und zu charakterisieren. Zum Aufgabengebiet gehört auch die Untersuchung ihrer physikalischen und chemischen Eigenschaften. Das MPI-P wurde 1984 gegründet. Es beschäftigt mehr als 500 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter aus dem In- und Ausland, von denen die große Mehrzahl mit Forschungsaufgaben befasst ist.
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