Zusammenfassung

Die Entwicklung nachhaltiger und selektiver Strategien zur Unkrautbekämpfung bleibt eine große Herausforderung für die moderne Landwirtschaft. Interferierende Peptide (iPs) bieten eine innovative und umweltfreundliche Alternative zu konventionellen chemischen Herbiziden. Während iPs in der medizinischen Forschung intensiv untersucht wurden, ist ihr Potenzial zur Beeinflussung pflanzlicher Stoffwechselprozesse bislang weitgehend unerforscht. Im InterPepHerb-Projekt wurde untersucht, ob iPs zentrale Enzyme des C4-Photosynthesewegs hemmen können, der bei vielen Unkräutern vorkommt, jedoch in den meisten Nutzpflanzen fehlt. Durch bioinformatische Analysen und biochemische Screenings wurden mehrere iPs identifiziert, die spezifisch an Pyruvat-Phosphat-Dikinase (PPDK), ein essenzielles C4-Enzym, binden und dessen Aktivität um bis zu 42% reduzieren. Darüber hinaus wurde ein nachhaltiges Produktionssystem für Peptide mit mehr als 20 Aminosäuren entwickelt, das mikrobielle Expression mit enzymatischer Prozessierung kombiniert, um bioaktive iPs zu erzeugen. Keimungstests, die als Ganzpflanzen-Gewebetests zur Bewertung der Peptidaufnahme und der physiologischen Wirkung im Organismus dienten, zeigten, dass iPBD18 die Keimung des C4-Unkrauts Amaranthus hypochondriacus nahezu vollständig unterdrückt (99,4%), während andere iPs eine Hemmung von 15–42% erreichten, ohne die Keimung der C3-Nutzpflanze Brassica napus zu beeinträchtigen.
Insgesamt zeigt das Projekt, dass peptidbasierte Biotechnologien eine gezielte und umweltfreundliche Unkrautbekämpfung ermöglichen und einen wichtigen Schritt hin zu artenspezifischen, nachhaltigen Herbiziden darstellen.

SEED FUND 3.0 Projektleiter

Meike Sauerland
Biochemische Pflanzenphysiologie
HHU Düsseldorf
email: meike.sauerland[at]hhu.de

Partner

Prof. Dr. Georg Groth, Biochemische Pflanzenphysiologie, HHU Düsseldorf
Prof. Dr. Laura Hartmann, Organische und Makromolekulare Chemie, HHU Düsseldorf
Prof. Dr. Ulrich Schwaneberg, ABBt - Biotechnologie, RWTH Aachen

Projektlaufzeit

01.10.2023 - 31.12.2025

Förderung

InterPepHerb ist Teil des NRW-Strategieprojekts BioSC und wird vom Ministerium für Kultur und Wissenschaft des Landes Nordrhein-Westfalen gefördert.