Pflanzen werden gegen Schädlinge „geimpft“: Mikronadeln sollen die Umwelt schonen und Geld sparen

Mit winzigen Hohlnadeln aus Seide sollen Landwirte auf die klassische Verteilung von Pflanzenschutzmitteln verzichten können. Bei dieser alten Technik werden die Präparate einfach versprüht, in der Hoffnung, dass auf den Pflanzen genügend Wirkstoff verbleibt, um Schädlinge zu vernichten. Ein großer Teil versickert im Boden – im Durchschnitt gehen 50 Prozent verloren – und belastet das Grundwasser, und viele nützliche Insekten überleben die Spritzorgien nicht.

Erfolgreich gegen Chlorophyllmangel

Das neue Verfahren haben Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge bei Boston und der MIT-Dependance in Singapur entwickelt. Dabei werden die Wirkstoffe mit Mikronadeln direkt in die Pflanzen gespritzt. Dass es funktioniert zeigte das Team um Benedetto Marelli, Assistenzprofessor für Bau- und Umweltingenieurwesen am MIT, indem es Pflanzen mit Eisenpräparaten erfolgreich gegen Chlorose impfte, einen Chlorophyllmangel, der die Blätter vergilben lässt und die Ernte mindert. Es gelang mit dieser Technik auch, Tomatenpflanzen mit dem Vitamin B12 anzureichern, um die Früchte für den menschlichen Verzehr nahrhafter zu machen. In den Tests stachen die Forscher die Nadeln von Hand in die Pflanzen. In der Praxis sollen diese Aufgabe künftig Roboter übernehmen.

Präzise Dosierung ist das Ziel

„Es besteht ein großer Bedarf, die Landwirtschaft effizienter zu gestalten“, sagt Marelli. “Agrochemikalien sind wichtig für die Aufrechterhaltung unserer Versorgung mit Nahrungsmitteln, aber sie sind nicht nur teuer, so dass sie am besten verlustfrei eingesetzt werden, sondern haben auch negative Auswirkungen auf die Umwelt. Daher müssen sie präzise dosiert werden.“

Seide ist für Mensch und Pflanze verträglich

„Mikronadeln wurden ursprünglich für die Verabreichung von Impfstoffen oder anderen Medikamenten beim Menschen entwickelt“, so Marelli. “Jetzt haben wir sie so angepasst, dass die Technologie auch bei Pflanzen funktioniert.“ Das Team hat ein Verfahren entwickelt, mit dem sich die Nadeln kostengünstig im Massen produzieren lassen. Seide haben sie gewählt, weil diese eine feste Struktur hat und selbst vom menschlichen Körper nicht als fremd angesehen wird, das Immunsystem also gelassen und untätig bleibt. Ebenso wenig wehren sich Pflanzen gegen Seide.

„Wir wollen das Wachstum der Pflanzen maximieren, ohne die Wirtschaftlichkeit der landwirtschaftlichen Betriebe oder die Artenvielfalt der umliegenden Ökosysteme zu beeinträchtigen“, sagt Marelli. “Es sollte keinen Zielkonflikt zwischen der Landwirtschaft und der Umwelt geben.“

via MIT