Wenn Bauern störende Gräser wie Ackerfuchsschwanz oder Steif-Lolch in einem Getreidefeld mit Herbiziden bekämpfen wollen, stehen sie vor einem Dilemma. Weizen, Gerste oder Roggen sind auch eine Art von Gras. Die Nutzpflanzen werden deshalb von den gleichen Wirkstoffen angegriffen. Es gibt zwar sogenannte selektive Spritzmittel gegen Ungräser im Getreide, doch die funktionieren nur, solange die Ungräser relativ gesehen empfindlicher auf den darin enthaltenen Giftstoff reagieren, erklärt der britische Pflanzenschutzexperte Robert Edwards von der Universität von York.
"Die meisten Getreidearten bauen Herbizide viel schneller ab als die konkurrierenden Gräser. Wenn aber jetzt ein unerwünschtes Gras auf dem Acker die Fähigkeit erlangt, einen Wirkstoff mit der gleichen Geschwindigkeit abzubauen wie das Getreide, ist die selektive Wirkung dahin. Dann haben beide Pflanzen die gleiche Empfindlichkeit gegenüber Herbiziden. Bis man nun ein Unkraut abgetötet hat, ist auch die Nutzpflanze dahin."
In vielen Ländern ist genau das ein wachsendes Problem. Einige Grasarten, allen voran der Ackerfuchsschwanz, haben Resistenzen gegen die üblichen selektiven Herbizide entwickelt – und das nicht nur gegen einzelne, sondern gleich eine ganze Reihe von Wirkstoffen. Allein in England gelten 1,2 Millionen Hektar Ackerfläche als verseucht mit Gräsern, die multiple Herbizidresistenzen aufweisen. Das führt zu deutlichen Ernteeinbußen. Auf der Suche nach einer Lösung für dieses Problem kam Robert Edwards gemeinsam mit Forscherkollegen auf die Idee, die Strategien von Ärzten in der Krebstherapie genauer zu studieren. Denn auch bei Chemotherapien gegen Tumoren kommt es zu multiplen Wirkstoffresistenzen.
"Wir fanden es interessant, dass im Kampf gegen den Krebs schon länger sogenannte Inhibitoren eingesetzt werden, um multiple Wirkstoffresistenzen zu brechen. Die Inhibitoren blockieren Enzyme, die den Abbau der Wirkstoffe in den Krebszellen fördern. So verhindern sie, dass ein Medikament wirkungslos wird."
Sollte die gleiche Taktik vielleicht auch in der Landwirtschaft funktionieren? Bei Menschen ist bekannt, dass ein Enzym namens Glutathiontransferase eine zentrale Rolle beim Abbau von körperfremden Stoffen wie Krebsmedikamenten spielt. Robert Edwards fand heraus, dass ein ganz ähnliches Enzym in den Gräsern mit multiplen Herbizidresistenzen besonders aktiv ist. Er startete eine Versuchsreihe, um zu testen, inwieweit Glutathiontransferase-Blocker aus der Humanmedizin auch bei den Pflanzen wirken.
"Wir stellten fest, dass zumindest ein bestimmter Wirkstoff, der ursprünglich gegen multiple Medikamentenresistenzen bei Menschen entwickelt wurde, den gleichen Effekt bei Gräsern mit multiplen Herbizidresistenzen hatte."
Herbizidresistente Pflanzen, die mit diesem Wirkstoff behandelt wurden, reagierten wieder empfindlich auf Spritzmittel, gegen die sie zuvor schon immun gewesen waren. Das eröffnet neue Perspektiven in der Unkrautbekämpfung. In den nächsten Jahren könnten Spritzmittelhersteller Kombinationspräparate entwickeln, die sowohl herkömmliche Herbizide enthalten als auch Zusatzstoffe, die den allzu schnellen Abbau der eigentlichen Wirkstoffe in den Pflanzen hemmen. Allerdings birgt diese Lösung weiterhin ein Grundproblem: Da auch Getreidepflanzen das Enzym Glutathiontransferase bilden, könnten sie in Kontakt mit dem Hemmstoff ebenfalls empfindlicher auf die Spritzmittel reagieren. Robert Edwards sieht dennoch einen Ausweg.
"Erste vorläufige Studien zeigen, dass diese Stoffe in Wildgräsern eine stärkere Wirkung auf Glutathiontransferase haben als in Getreide. Jetzt geht es als erstes darum, ein Präparat zu finden, das schon in sehr geringen Konzentrationen wirkt."
Die Versuche dazu sind noch im Anfangsstadium. Weitere Tests werden auch zeigen müssen, dass der Einsatz von Glutathiontransferase-Blockern in der Landwirtschaft nicht die Gesundheit der Menschen gefährdet – etwa über Rückstände in Lebensmitteln. Bis neue Herbizide mit dieser Technologie entwickelt und zugelassen sind, dürften nach Schätzungen Edwards noch mindestens sieben bis zehn Jahre vergehen.
"Die meisten Getreidearten bauen Herbizide viel schneller ab als die konkurrierenden Gräser. Wenn aber jetzt ein unerwünschtes Gras auf dem Acker die Fähigkeit erlangt, einen Wirkstoff mit der gleichen Geschwindigkeit abzubauen wie das Getreide, ist die selektive Wirkung dahin. Dann haben beide Pflanzen die gleiche Empfindlichkeit gegenüber Herbiziden. Bis man nun ein Unkraut abgetötet hat, ist auch die Nutzpflanze dahin."
In vielen Ländern ist genau das ein wachsendes Problem. Einige Grasarten, allen voran der Ackerfuchsschwanz, haben Resistenzen gegen die üblichen selektiven Herbizide entwickelt – und das nicht nur gegen einzelne, sondern gleich eine ganze Reihe von Wirkstoffen. Allein in England gelten 1,2 Millionen Hektar Ackerfläche als verseucht mit Gräsern, die multiple Herbizidresistenzen aufweisen. Das führt zu deutlichen Ernteeinbußen. Auf der Suche nach einer Lösung für dieses Problem kam Robert Edwards gemeinsam mit Forscherkollegen auf die Idee, die Strategien von Ärzten in der Krebstherapie genauer zu studieren. Denn auch bei Chemotherapien gegen Tumoren kommt es zu multiplen Wirkstoffresistenzen.
"Wir fanden es interessant, dass im Kampf gegen den Krebs schon länger sogenannte Inhibitoren eingesetzt werden, um multiple Wirkstoffresistenzen zu brechen. Die Inhibitoren blockieren Enzyme, die den Abbau der Wirkstoffe in den Krebszellen fördern. So verhindern sie, dass ein Medikament wirkungslos wird."
Sollte die gleiche Taktik vielleicht auch in der Landwirtschaft funktionieren? Bei Menschen ist bekannt, dass ein Enzym namens Glutathiontransferase eine zentrale Rolle beim Abbau von körperfremden Stoffen wie Krebsmedikamenten spielt. Robert Edwards fand heraus, dass ein ganz ähnliches Enzym in den Gräsern mit multiplen Herbizidresistenzen besonders aktiv ist. Er startete eine Versuchsreihe, um zu testen, inwieweit Glutathiontransferase-Blocker aus der Humanmedizin auch bei den Pflanzen wirken.
"Wir stellten fest, dass zumindest ein bestimmter Wirkstoff, der ursprünglich gegen multiple Medikamentenresistenzen bei Menschen entwickelt wurde, den gleichen Effekt bei Gräsern mit multiplen Herbizidresistenzen hatte."
Herbizidresistente Pflanzen, die mit diesem Wirkstoff behandelt wurden, reagierten wieder empfindlich auf Spritzmittel, gegen die sie zuvor schon immun gewesen waren. Das eröffnet neue Perspektiven in der Unkrautbekämpfung. In den nächsten Jahren könnten Spritzmittelhersteller Kombinationspräparate entwickeln, die sowohl herkömmliche Herbizide enthalten als auch Zusatzstoffe, die den allzu schnellen Abbau der eigentlichen Wirkstoffe in den Pflanzen hemmen. Allerdings birgt diese Lösung weiterhin ein Grundproblem: Da auch Getreidepflanzen das Enzym Glutathiontransferase bilden, könnten sie in Kontakt mit dem Hemmstoff ebenfalls empfindlicher auf die Spritzmittel reagieren. Robert Edwards sieht dennoch einen Ausweg.
"Erste vorläufige Studien zeigen, dass diese Stoffe in Wildgräsern eine stärkere Wirkung auf Glutathiontransferase haben als in Getreide. Jetzt geht es als erstes darum, ein Präparat zu finden, das schon in sehr geringen Konzentrationen wirkt."
Die Versuche dazu sind noch im Anfangsstadium. Weitere Tests werden auch zeigen müssen, dass der Einsatz von Glutathiontransferase-Blockern in der Landwirtschaft nicht die Gesundheit der Menschen gefährdet – etwa über Rückstände in Lebensmitteln. Bis neue Herbizide mit dieser Technologie entwickelt und zugelassen sind, dürften nach Schätzungen Edwards noch mindestens sieben bis zehn Jahre vergehen.
