Wissenschaftlern ist es gelungen, das Erbgut eines Bakteriums vollständig zu entschlüsseln, das als „Biodünger“ eine umweltfreundliche Alternative zu chemischen Düngemitteln darstellt. Das nützliche Bakterium mit dem Namen Bacillus amyloliquefaciens besiedelt die pflanzliche Wurzelzone und fördert das Pflanzenwachstum durch die Bereitstellung zusätzlicher Nährstoffe und anderen Stoffwechselprodukten der Mikrobenzelle, die teilweise noch unbekannt sind.
„Mit der nun bekannten Gen-Ausstattung von B. amyloliquefaciens können wir jetzt gezielt die Mechanismen untersuchen, die der wachstumsfördernden Wirkung dieses Bakteriums zugrunde liegen und damit die Voraussetzung für neue verbesserte Biodünger mit Einsatzmöglichkeiten in der Landwirtschaft und dem Gartenbau schaffen“, betont Professor Rainer Borriss, der das Genomprojekt an der Berliner Humboldt-Universität leitet, in der Fachzeitschrift „Nature Biotechnology“.
Die Studie wurde im Netzwerk Genomforschung an Bakterien (GenoMik) in enger Zusammenarbeit mit Forschern um Professor Gerhard Gottschalk von der Universität Göttingen durchgeführt. „Die Besonderheit des Genoms liegt in der Anwesenheit von so genannten DNA-Inseln, DNA Regionen, die in ihrer Zusammensetzung stark von der üblichen Grundausstattung abweichen“, erläutert Gottschalk.
Lifestyle“ eines Bakteriums
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Während die meisten Bereiche des Genoms sehr stark denen der verwandten Bodenbakterien ähneln, werden durch die Gene in den DNA-Inseln Funktionen gesteuert, die mit dem besonderem „Lifestyle“ dieses Bakteriums im Bereich der pflanzlichen Wurzelzone verknüpft sind. Die Forscher spekulieren, dass dieser Bakterientyp aus einem „normalen“ Bodenbakterium hervorgegangen ist, das durch die Aufnahme fremder DNA die Fähigkeit zu einer positiven Wechselwirkung mit Pflanzenzellen erworben hat. Beispielweise konnte in dem Genom eine DNA-Insel nachgewiesen werden, die diesem Bakterium die Erschließung zusätzlicher Nahrungsquellen aus seiner pflanzlichen Umgebung ermöglicht.
Eine Überraschung für die Wissenschaftler stellte die Anwesenheit großer Gen-Gruppen dar, die die Synthese einer Vielzahl von Wirkstoffen ermöglicht, die gegen konkurrierende Mikroorganismen im gleichen Lebensraum wirksam sind. Diese, insbesondere gegen pflanzenpathogene Bakterien und Pilze gerichteten Wirkstoffe tragen zu der positiven Wirkung des Bakteriums auf die Pflanzengesundheit bei und sind ein Ziel weiterer intensiver Forschung.
Bakterium als Biopestizid
„In Zusammenarbeit mit Arbeitsgruppen der Technischen Universität Berlin und der Universität Bonn wurde bereits die chemische Natur dieser Verbindungen aufgeklärt, die durch einen nicht konventionellen Synthesemechanismus hergestellt werden. Damit wird es in Zukunft möglich sein, das Bakterium auch als Biopestizid zur Eindämmung pflanzlicher Schädlinge zu verwenden und den Einsatz von Agrochemikalien weiter zu begrenzen“, erläutert Borriss.
Bereits heute wird ein auf diesem Bakterium basierendes Produkt erfolgreich durch die Berliner Firma ABITEP GmbH vertrieben. „Mit der Verfügbarkeit der Genomsequenz erwarten wir starke Impulse für die weitere Entwicklung leistungsstarker Produkte für den biologischen Pflanzenschutz, die nicht nur für den ökologischen Landbau, sondern auch für die so genannte konventionelle Landwirtschaft von Interesse sind“, fügt Helmut Junge von ABITEP hinzu.
(idw – Humboldt-Universität zu Berlin, 22.08.2007 – DLO)
