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Tutorial MenuePflanzengentechnikLerneinheit 3 von 4

Chemischer Pflanzenschutz

Das Herbizid Basta®

Abb.1
Phosphinothricin (BASTA®)

Bodenbakterien der Gattung Streptomyces wie Streptomyces viridochromogenes und Streptomyces hygroscopicus können auf natürliche Weise Pflanzen abtöten - sie synthetisieren ein Tripeptid bestehend aus den Aminosäuren Alanin und Phosphinothricin, das Bialaphos (L-Alanyl-L-alanyl-phosphinothricin), und hemmen so das Wachstum artfremder Konkurrenten.

Phosphinothricin (BASTA®)

Die Aminosäure Phosphinothricin (PPT, L-2-Amino-4-[hydroxy-(methyl)-phosphinyl]-butansäure) erwies sich als außerordentlich wirksames Herbizid zur Unkrautkontrolle. Die Substanz kann auch synthetisch hergestellt werden, das Ammoniumsalz des racemischen Wirkstoffs trägt die Bezeichnung Glufosinat-Ammonium. Phosphinothricin beeinflusst den Stoffwechsel der Pflanzenzelle, indem das Enzym Glutamin-Synthetase gehemmt wird, ein Schlüsselenzym der Stickstoffassimilation in Pflanzen und vielen Mikroorganismen. Durch diese Hemmung kann in den Zellen die unter Verbrauch von Ammoniak erfolgende Synthese von Glutamin nicht mehr ablaufen. So kommt es zu einem Konzentrationsanstieg des in hohen Konzentrationen toxischem Ammoniaks in den Zellen. Um sich selbst vor dem diesem Gift zu schützen, besitzt Streptomyces viridochromogenes das Enzym Phosphinothricin-Acetyltransferase (PAT-Enzym), mit dem es das Phosphinothricin durch Acetylierung inaktiviert und damit entgiftet.

Phosphinothricin kann chemisch hergestellt werden (Handelsname BASTA®) und wird schon seit vielen Jahren als natürliches Breitbandherbizid zur Unkrautbekämpfung angewendet, z.B. in Weinbergen und Obstplantagen. Als zugelassenes, nicht-selektives Blattherbizid (Totalherbizid) wird es auch zur Unkrautbeseitigung auf Gleisanlagen verwendet. Es hat eine hohe Umweltverträglichkeit, weil es rasch und vollständig abgebaut wird - der Abbau im Boden dauert 20 bis 50 Tage - und damit eine Anreicherung im Grundwasser und in Nahrungsketten vermieden wird. BASTA® ist sogar in Wasserschutzgebieten der Zonen 2 und 3 zugelassen. Ökotoxikologische Untersuchungen an verschiedensten Lebewesen wie Algen, Kleinkrebsen, Fischen, Bakterien, Regenwürmern, Insekten, Vögeln und Säugetieren ergaben, dass auch im ungünstigsten Fall die zu erwartenden Konzentrationen von BASTA® und seiner Abbauprodukte in der Umwelt weit unterhalb der Schadensschwelle für die Testorganismen lagen.

Das Gen für das PAT-Enzym aus dem Bakterium Streptomyces viridochromogenes und das sehr ähnlich gebaute bar-Gen aus Streptomyces hygroscopicus konnte isoliert und auf Nutzpflanzen wie Mais, Raps, Salat, Luzerne, Gerste, Sojabohne, Tomate und Reis übertragen werden. Damit können diese nun transgenen Pflanzen ebenfalls das PAT-Enzym synthetisieren und Phosphinothricin außer Funktion setzen. Diese Pflanzen können somit auf mit BASTA® gespritzten Feldern als einzige Pflanzen ohne Schaden überleben. Allergien gegen Streptomyces-Proteine sind bis heute unbekannt.

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