Tomaten und Kartoffeln werden resistenter gegen Bakterien: Wie KI die Pflanzenabwehr revolutioniert.

Bakterien mutieren jedoch ständig und modifizieren ihr Flagellin, um der Erkennung zu entgehen und so die Abwehrmechanismen der Pflanze zu umgehen. Hier kommt künstliche Intelligenz ins Spiel: Die Forscher verwendeten AlphaFold 3, um dreidimensionale Modelle von FLS2-Rezeptoren zu erstellen, die in Pflanzenarten wie Wilder Weinrebe, Chinesischer Eiche, Sternjasmin und Sojabohne vorkommen und von Natur aus Flagellin-Varianten erkennen können. Das KI-Modell identifizierte 13 Aminosäuren auf der Rezeptoroberfläche, die für die Erkennung der schwer fassbarsten Bakterienformen essentiell sind.

Durch die gezielte Modifizierung dieser Stellen mithilfe von Techniken der synthetischen Biologie konnte das Team den FLS2-Rezeptor in Pflanzen umprogrammieren, die zuvor bestimmte Krankheitserreger nicht erkennen konnten, und ihnen so ermöglichen, auch in Gegenwart zuvor „unsichtbarer“ Bakterienvarianten eine wirksame Immunantwort zu entwickeln.

Die sowohl im Labor als auch im Gewächshaus validierten Ergebnisse zeigten, dass die veränderten Pflanzen eine verstärkte Immunantwort entwickeln, die auch bei bestehenden Infektionen wirksam ist, ohne Nebenwirkungen auf das Pflanzenwachstum zu haben.

„Wir konnten einen besiegten Rezeptor wiederbeleben, bei dem das Bakterium gewonnen hatte, und der Pflanze so eine viel gezieltere und präzisere Chance geben, der Infektion zu widerstehen“, sagte Gitta Coaker, Professorin für Pflanzenpathologie und Hauptautorin der Studie.

Den Forschern zufolge könnte die gezielte Veränderung von Immunrezeptoren eine neue Strategie zur Stärkung von Nutzpflanzen darstellen, ohne auf invasive gentechnische Verfahren zurückgreifen zu müssen. Derzeit besteht das Hauptziel darin, Pflanzen widerstandsfähiger gegen Bakterien wie Ralstonia solanacearum zu machen, die über 200 Pflanzenarten befallen und erhebliche landwirtschaftliche Verluste verursachen können.