Die ätherischen Öle der Minze haben nicht nur heilende Wirkung – sie könnten auch zu einer Quelle neuartiger Bioherbizide werden: Forscher haben herausgefunden, dass das Minzöl zwei Substanzen enthält, die Unkräuter auf natürliche Weise in den „Selbstmord“ treiben. Die Pflanzen hören auf zu wachsen und sterben ab. Weil diese Wirkung spezifisch für bestimmte Pflanzengruppen ist, könnte dies eine sanftere, gezieltere Unkrautbekämpfung ermöglichen.

Im Wettbewerb um Bodenfläche, Nährstoffe und Wasser sind manche Pflanzen sehr erfolgreich: Sie behindern das Wachstum ihrer Konkurrenten durch chemische Substanzen, die bei der Nachbarpflanze den Zelltod auslösen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Botanischen Institut des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) untersuchen, wie dieser Effekt zustande kommt, um ihn für die Entwicklung umweltfreundlicher Bioherbizide zu nutzen.

Sie sind weder im heimischen Garten noch im Acker sonderlich beliebt: Wildkräuter sind zwar für Insekten und andere Tiere in der Feldflur wichtig, gleichzeitig schmälern sie aber die Erträge, wenn sie mitten zwischen den Nutzpflanzen wachsen und mit ihnen um Nährstoffe konkurrieren. „Würde man die Unkräuter nicht bekämpfen, gingen 30 bis 50 Prozent des landwirtschaftlichen Ertrags verloren“, erklärt Peter Nick vom Botanischen Institut des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT).

Duft als biologische Abwehrwaffe

Das Problem jedoch: Konventionelle Herbizide stellen einen erheblichen Eingriff in die Ökosysteme das und töten oft mehr Pflanzen ab als nötig. Zudem stehen einige dieser Mittel, darunter auch das weltweit häufig eingesetzte Glyphosat, im Verdacht, gesundheitsschädlich zu sein. Deshalb suchen Forscher schon seit längerem nach biologischen, umweltfreundlicherem Ersatz für gängige Unkrautvernichtungsmittel. Ein vielversprechender Ansatz ist es, sich entsprechende Strategien bei den Pflanzen selbst abzuschauen. Es gibt einige Pflanzenarten, darunter Walnussbäume, Bärlauch oder Minze, die das Wachstum anderer Pflanzen in ihrem nahen Umfeld durch Abgabe chemischer Substanzen hemmen. Allelopathie nennen Fachleute diese chemische Kriegsführung.

„Dabei handelt es sich zumeist nicht um Gifte, sondern um chemische Signale, die bei der Zielpflanze die Wirkung hervorrufen“, erläutert Nick. Um herauszufinden, wie genau diese biologische Abwehr funktioniert und um nach Kandidaten für einen landwirtschaftlichen Einsatz zu suchen, haben Nick und sein Kollege Mohammed Sarheed sich vor allem verschiedenen Spezies der Minze näher angeschaut. „Wir sind mit offenem Blick durch die Natur gegangen und haben uns gefragt, ob es sein könnte, dass es einen Zusammenhang zwischen dem starken Wuchern von Minzen und ihrem ausgeprägten Duft gibt, der bei jeder Minzsorte unterschiedlich ist“, sagt Nick

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Zwei Inhaltsstoffe mit „Selbstmord-Effekt“

Für ihre Studie extrahierten die Wissenschaftler zunächst die ätherischen Öle verschiedener Minzen und versahen einzelne potenziell bioaktive Komponenten mit molekularen Markern. Dann setzten sie in Keimtests die Samen verschiedener anderer Pflanzen, darunter Kresse, Winterweizen, Tomaten, Windengewächsen und dem stumpfblättrigen Ampfer (Rumex obtusifolius), einem häufigen Weideunkraut. Dabei zeigte sich, dass vor allem zwei Komponenten der ätherischen Minzöle gegen Konkurrenzpflanzen wirksam sind: Beta-Pinen und Menthon. Diese biologischen Botenstoffe lösen bei den damit versetzten Pflanzen das zelluläre Selbstmordprogramm aus und führen so zum Wachstumsstopp und Absterben der Keimlinge.

In ergänzenden Zellkulturversuchen stellten die Forscher aber Unterschiede im Mechanismus beider Substanzen fest: Die im Minzöl vorhandene Verbindung Menthon aktiviert bei konkurrierenden Pflanzen einen Prozess, durch den sich Mikrotubuli – feinverzweigte, röhrenförmige Eiweißstrukturen in den Zellen – selbst zerstören. „Es zeigte sich, dass Menthon dadurch besonders gegen das auf Bergweiden vorkommende Unkraut Ampfer wirksam ist“, sagt Sarheed. Die Pinene dagegen lösen den zellulären Selbstmord über ihre Wirkung auf Aktinfilamente aus – die zweite stabilisierende Komponente des Zellskeletts. Diese Minzöl-Komponenten hemmen das Wachstum von Ackerwinden sehr effektiv, scheinen aber auf Nutzpflanzen wie Apfel oder Wein sogar eine wachstumsstimulierende Wirkung zu haben.

Nach Ansicht der Forscher bieten die ätherischen Öle der Minze damit neue Ansatzstellen, um biologische, umweltverträgliche Herbizide zu entwickeln. „Die Ergebnisse ebnen den Weg für den Einsatz neuartiger Bioherbizide, deren Wirkung spezifisch für eine bestimmte Art ist“, erklärt Sarheed. „Beispielsweise würden Unkräuter bei entsprechenden Signalen Selbstmord begehen währende Nutzpflanzen das Signal ignorieren.“

Quelle: Karlsruher Institut für Technologie; Fachartikel: Dissertation KITopen, doi: 10.5445/IR/1000099195

17. April 2020

© natur.de - Nadja Podbregar