Der Duftstoff Menthon der Minze treibt die Konkurrenz in den Zelltod und könnte als Bioherbizid eingesetzt werden.
+
Der Duftstoff Menthon der Minze treibt die Konkurrenz in den Zelltod und könnte als Bioherbizid eingesetzt werden.

Landwirtschaft

Bioökonomie: Dagegen ist ein Kraut gewachsen

Konventionelle Unkrautbekämpfungsmittel schaden dem Ökosystem. Forscherinnen und Forscher suchen deswegen nach biologischen Alternativen – und sind bei der Minze fündig geworden. Denn wo die gedeiht, wächst meist nichts anderes mehr.

Von Antonia Röper 

Sie machen Kulturpflanzen Platz, Nährstoffe und Wasser streitig und werden deshalb bekämpft: Unkräuter. Landwirtinnen und Landwirte greifen dabei oft auf konventionelle, chemische Herbizide zurück, die das Ökosystem stark belasten. Etwa 27 000 Tonnen Pflanzenschutzmittel wurden im Jahr 2019 laut Umweltbundesamt (UBA) verkauft, rund die Hälfte davon waren Herbizide. Dabei bekämpfen die Chemikalien nicht nur Unkräuter: Sie schädigen auch andere Pflanzenarten. Das UBA sieht daher in ihnen die Hauptursache für den Rückgang der Artenvielfalt. So können durch die Unkrautbekämpfung Insektenarten wie die Schlupfwespe lokal massiv reduziert werden, was wiederum die gesamte Nahrungskette beeinträchtigt.

Um die globale Ernährungssicherheit zu gewährleisten, gilt es, im Sinne der Bioökonomie umweltverträgliche Unkrautbekämpfungsmittel zu entwickeln. Aktuell gibt es in Deutschland noch keine zugelassenen biologischen Herbizide. Doch sie könnten eine Lösung sein, sollten sie spezifisch auf eine Unkrautart wirken, ohne die Pflanzenvielfalt und Bodengesundheit zu gefährden.

Minze als Bioherbizid - eine Alternative für die Landwirtschaft?

Ein neuer Ansatz für nachhaltige Unkrautbekämpfung ist die biologische Kommunikation zwischen Pflanzen. Denn im Wettbewerb sind einige Pflanzen erfolgreicher als andere, so auch die Minze. Sie sendet chemische Signale aus, die in Nachbarpflanzen zum Zelltod führen. Dadurch verhindert die Minze, dass ihre Konkurrenz wächst. Bei Pflanzen nennt man diese chemische Kriegsführung auch Allelopathie. Der Molekularbiologe Peter Nick und sein Team untersuchen am Botanischen Institut des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT), wie dieser Effekt zustande kommt. Ihr Ziel: ein Bioherbizid entwickeln.

Der Molekularbiologie Peter Nick forscht daran, ein Bioherbizid aus dem Duftstoff Menthon der Minze zu entwickeln.

„Wir haben in der Natur beobachtet, dass da, wo sich Minze ansiedelt, bald nichts anderes mehr wächst“, sagt Nick. „Deshalb untersuchten wir das Keimverhalten anderer Pflanzen in der Nähe der Minze und konnten feststellen, dass diese die Keimung in vielen Fällen unterdrückt.“ In Zellkulturen erkannte das Forschungsteam, dass die im ätherischen Öl der Minze vorhandene Verbindung Menthon dafür sorgt, dass sich in der Nachbarpflanze die Mikrotubuli – ein Teil des Zellskeletts – sehr schnell auflösen. Dadurch bringen sich die Zellen um, die Pflanze stirbt. Laut Nick lässt sich Menthon besonders gut gegen das Unkraut Ampfer einsetzen.

Bis ein Bioherbizid entwickelt und zugelassen ist, braucht es viel Zeit und Geld. 

Um Menthon als Bioherbizid zu nutzen, muss der Stoff auf den Acker gebracht werden. „Würden wir den Minzduft einfach auf den Acker sprühen, würde er schnell verduften“, sagt Nick. Ihn ständig neu aufzusprühen, wäre teuer und aufwändig. Deswegen arbeitet das KIT mit dem Forschungsinstitut für ökologischen Landbau zusammen. Gemeinsam wollen sie ein Trägermaterial verwenden, welches mit der Aussaat ausgebracht werden soll, um Menthon oder den Duft der Minze langsam abzugeben. „Da wir es mit einem chemischen Signal zu tun haben, reichen schon wenige Moleküle, um die gewünschte Wirkung zu erzielen“, so Nick.

Bis ein solches Bioherbizid entwickelt und zugelassen ist, braucht es viel Zeit und Geld. Pflanzenschutzmittel gehören zu den am strengsten regulierten Substanzen der Welt. Eine Zulassung für ein Bioherbizid zu erhalten, ist schwer: Die Wirkmechanismen biologischer Pflanzenschutzmittel sind meist komplexer als die von konventionellen Herbiziden. Zudem sind sie teilweise nicht vollständig bekannt.

Schwerpunkt Bioökonomie

„Zukunft hat eine Stimme“: In einer zehnteiligen Serie stellen wir über mehrere Wochen hinweg spannende Forschungsansätze vor und berichten, wie Bioökonomie schon jetzt in der Praxis angewandt wird.

Um Implantate aus Spinnenseide geht es da unter anderem. Außerdem lesen Sie, was Batterien nachhaltiger macht, wie Pflanzen fit für den Klimawandel werden, und warum kein Palmöl auch keine Lösung ist.

WEITERLESEN: Eine Multimedia-Reportage der Studierenden unter www.bioökonomie.info; mehr Infos: www.wissenschaftsjahr.de FR

Anton Huber ist Referent für Getreide und Ölsaaten beim Bayerischen Bauernverband. Er betont, dass es wichtig sei, Bioherbizide zu entwickeln. „Neue Wirkstoffe sind grundsätzlich immer gut. Schließlich brauchen wir eine möglichst breite Palette an Wirkstoffen, um Resistenzen zu vermeiden“, sagt er. Je breiter die Auswahl sei, desto mehr Resistenzmanagement sei möglich. Trotzdem sei zu beachten, dass nicht alles, was biologisch sei, automatisch für die Natur und den Menschen ungiftig sei.

Dass Unkräuter gegen biologische Herbizide wie die Minze resistent werden könnten, glaubt Nick nicht. Bei gewöhnlichen Herbizidresistenzen verändern die Unkräuter die Bindestelle für das Herbizid. Im Fall der Minze aktiviere der Duftstoff etwas, was im normalen Leben der Zielpflanze gebraucht werde. Wäre ein Unkraut also gegen Minze immun, hätte es große Probleme, sich normal zu entwickeln. Daher würde sich eine solche Mutation wohl nicht durchsetzen.

Kosten stellen eine weitere Herausforderung dar. In die Forschung muss laut Nick mehr Geld fließen, damit aus Projekten wie seinem überhaupt ein Bioherbizid produziert werden kann. Zusätzlich müssen die Kosten für die landwirtschaftlichen Betriebe stimmen, damit diese wettbewerbsfähig bleiben können. Bioherbizide dürfen in der Praxis nicht zu teuer werden.

In der Landwirtschaft besteht Interesse an biologischen Unkrautbekämpfungsmitteln

Seitens der landwirtschaftlichen Betriebe besteht großes Interesse. Georg Faatz, Landwirt in einem Familienbetrieb bei Bamberg, sagt, sie würden bereits sehr darauf achten, so wenig Herbizide wie möglich einzusetzen. Wären Bioherbizide mit dem passenden Wirkungsgrad und Preis für den Betrieb verfügbar, würde seine Familie sofort umsteigen. Auch Martin May, Sprecher des Industrieverbands Agrar äußert sich positiv zur Zukunft von Bioherbiziden: „Biologischer Pflanzenschutz ist ein wachsender Markt. Die führenden Unternehmen der Branche in Europa haben Investitionspläne im Forschungs- und Entwicklungsbereich von vier Milliarden Euro bis 2030, um biologische Mittel zu entwickeln.“ Folglich sei das Thema auch für klassische Pflanzenschutzmittelhersteller relevant. May geht trotzdem davon aus, dass biologische Herbizide die chemischen zukünftig nicht ersetzen werden, sondern diese nur ergänzen. Insgesamt benötige es mehr Wirkstoffe, um Unkrautresistenzen zu verhindern. Bioherbizide kommen daher aktuell nur als ergänzende Mittel infrage.

Lesen Sie auch: Bioökonomie - die Superkräfte der Algen

Bis es Bioherbizide auf dem deutschen Markt geben wird, benötigt es noch mehr Zeit, Geld und Forschung. Interessant werden könnten biologische Herbizide auch für Biolandwirt:innen, wenn sie im Biolandbau zugelassen werden. Forschungsprojekte wie das des KIT zeigen, dass Interesse besteht, im Bereich biologischer Pflanzenschutzmittel voranzukommen. So kündigt auch Martin May an: „Im Moment werden viele Weichen für die Landwirtschaft neu gestellt. Der Markt für Bioherbizide steht noch in den Anfängen und hält viel Potenzial bereit.“

Für den Schwerpunkt Bioökonomie kooperiert die FR mit der Hochschule für Angewandte Wissenschaften Würzburg-Schweinfurt (FHWS). Die Artikel haben Studierende verfasst. Das Projekt von FHWS und der Universität Würzburg wird im Rahmen des Wissenschaftsjahres 2020/21 – Bioökonomie vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert.