Ett team från Münchens tekniska universitet (TUM) har utvecklat ett biologiskt nedbrytbart medel som håller skadedjur på avstånd utan att förgifta dem:som myggmedel som används av badande på sommaren, bioteknologiskt framställd cembratrienol avskräcker glupska insekter. Om bladlöss har valet mellan veteplantor med (höger) och utan CBT-ol-behandling (vänster), de undviker de behandlade plantorna. Kredit:Wolfgang Mischko / TUM
Traditionella insekticider dödar inte bara skadedjur, de äventyrar också bin och andra nyttiga insekter, samt påverka den biologiska mångfalden i marken, sjöar, floder och hav. Ett team från Münchens tekniska universitet (TUM) har nu utvecklat ett alternativ – ett biologiskt nedbrytbart medel som håller skadedjur på avstånd utan att förgifta dem.
"Det handlar inte bara om bina, det handlar om mänsklighetens överlevnad, "säger professor Thomas Brück, som leder Werner Siemens ordförande för syntetisk bioteknik vid TU München. "Utan bin som pollinerar en mängd olika växter, inte bara skulle våra stormarknadshyllor vara ganska kala, men inom en kort tid, det skulle inte längre vara möjligt att förse världens befolkning med mat."
Syntetiskt framställda insekticider hotar inte bara bin utan även skalbaggar, fjärilar och gräshoppor. De påverkar biologisk mångfald i jordar, sjöar, floder och hav. Deras användning har följaktligen varit mycket kontroversiell i många år.
Brück och hans team har nu hittat ett alternativ:Insektsmedlet som de har utvecklat är biologiskt nedbrytbart och ekologiskt ofarligt. Sprayas på växter, det fungerar ungefär som myggmedel som används av badgäster på sommaren, sprider en lukt som håller borta oönskade insekter.
"Med vårt tillvägagångssätt, vi öppnar dörren till en grundläggande förändring av växtskyddet, " säger Brück. "Istället för att spraya gift, som oundvikligen också äventyrar användbara arter, vi förvärrar medvetet bara skadedjuren."
Med hjälp av syntetiska biotekniska verktyg, ett team vid tekniska universitetet i München överförde de delar av tobaksplantans genom som ansvarar för bildandet av cembratrienolmolekyler till colibakterier. Efteråt tillverkade de insektsmedlet i denna bioreaktor på TUM Center for Industrial Biotechnology i Garching. Kredit:Andreas Battenberg / TUM
Forskarna i München inspirerades av tobaksplantan, som producerar cembratrienol i sina blad, CBTol för kort. Växten använder denna molekyl för att skydda sig mot skadedjur.
Med hjälp av syntetiska biotekniska verktyg, Professor Brücks team isolerade de delar av tobaksväxtgenomet som var ansvariga för bildandet av CBTol-molekylerna. Sedan, de byggde in dessa i coli-bakteriernas genom. Matad med vetekli, en biprodukt från spannmålskvarnar, de genetiskt modifierade bakterierna producerar nu det önskade aktiva medlet.
"Den viktigaste utmaningen under produktionen var att separera de aktiva ingredienserna från näringslösningen i slutet av processen, " förklarar Mirjana Minceva, Professor i biotermodynamik vid TUM Weihenstephan Campus.
Lösningen var centrifugalseparationskromatografi, en mycket effektiv process som fungerar lika bra i industriell skala, men hade hittills aldrig använts för att separera produkter från jäsningsprocesser.
Inledande undersökningar tyder på att CBTol-sprayen är icke-giftig för insekter, ändå skyddar mot bladlöss. Eftersom det är biologiskt nedbrytbart, det ackumuleras inte.
Dessutom, bioaktivitetstesterna visade att cembratrienol har en antibakteriell effekt på grampositiva bakterier. Den kan därför användas som en desinficerande spray som verkar specifikt mot patogener som Staphylococcus aureus (MRSA-patogen), Streptococcus pneumoniae (pneumonipatogen) eller Listeria monocytogenes (listeriospatogen).
