Maßgeschneiderte Lösungen, die weltweit Ernteerträge sichern

Wie entsteht ein Pflanzenschutzmittel?

  • Die Wirkstoffprüfer prüfen auch die Unbedenklichkeit eines Präparats für Menschen sowie die Sicherheit für andere Tier- und Pflanzenarten.
  • Die Pflanzenexperten testen auch, wie sich der Wirkstoff auf oder in Getreidehalmen, oder Maispflänzchen verteilt. So können die Wissenschaftler auch die Abbaumechanismen der Moleküle in der Pflanze untersuchen.
zoom
Die Wirkstoffprüfer prüfen auch die Unbedenklichkeit eines Präparats für Menschen sowie die Sicherheit für andere Tier- und Pflanzenarten.
Mais, Weizen und Raps haben viele Feinde: Nicht nur Unkräuter machen ihnen Nährstoffe streitig. Auch hungrige Insekten und Pilzerreger bedrohen ein Pflanzenleben. Um die Kulturpflanzen zu schützen, entwickeln Forscher von Bayer CropScience innovative Pflanzenschutzmittel: maßgeschneiderte Lösungen, die weltweit Ernteerträge sichern.

Die winzigen Erntehelfer haben weder Beine noch Arme – aber weltweit setzen Bauern auf ihre Unterstützung: Denn ohne innovative Wirkstoffmoleküle in Pflanzenschutzmitteln machen sich Baumwolleule, Unkräuter oder Fusarium auf den Feldern nach Herzenslust breit.

Das hat dramatische Folgen: Beispielsweise verursachen Pilzerreger weltweit bis zu 30 Prozent Ernteverluste. Doch die chemischen Landwirtschaftshelfer stehen vor einer schwierigen Mission: Einerseits müssen sie gezielt Schädlinge, Pilze oder Unkraut bekämpfen. Andererseits sollen Herbizide, Insektizide und Fungizide für Mensch und Umwelt unbedenklich sein. Chemiker, Biologen und Insektenforscher von Bayer CropScience arbeiten deshalb an effektiven und umweltschonenden Wirkmechanismen für innovative Pflanzenschutzmittel. Damit helfen sie den Farmern rund um den Globus, die Ernährung einer wachsenden Weltbevölkerung nachhaltig zu sichern. Und die Pflanzenforscher machen Reis, Tomaten oder Raps sogar toleranter gegen Klimastress.

Innovativer Pflanzenschutz

Aber bis ein vielversprechender Wirkstoff reif ist für den Acker, vergeht viel Zeit: Zwischen acht und zehn Jahre dauert es von den ersten Tests im Labor über Freilandversuche bis hin zur Zulassung. Dabei entstehen Kosten von rund 200 Millionen Euro.
Zwischen acht und zehn Jahren dauert es von den ersten Tests im Labor über Freilandversuche bis hin zur Zulassung des Pflanzenschutzmittels.Bild vergrößern
Zwischen acht und zehn Jahren dauert es von den ersten Tests im Labor über Freilandversuche bis hin zur Zulassung des Pflanzenschutzmittels.
Tausende von Substanzen müssen die Forscher analysieren. Im Durchschnitt schafft es aber nur eine unter 140.000 getesteten Verbindungen bis zum fertigen Pflanzenschutzmittel. In riesigen Substanzbibliotheken fahnden die Forscher nach geeigneten Wirkstoffen beispielsweise gegen Rapsglanzkäfer, Sojarost oder Ackerfuchsschwanz.

Haben sie einen chemischen Hoffnungsträger gefunden, läuft ein echter Testmarathon an: Bei einem potenziellen Insektizid prüfen die Wissenschaftler beispielsweise die Wirkung der neuen Verbindung auf den Stoffwechsel eines Schadinsektes. Die Pflanzenexperten testen aber auch, wie sich der Wirkstoff auf oder in Getreidehalmen, oder Maispflänzchen verteilt. Denn neben effektiven Strategien gegen gefräßige Insekten, können die Wissenschaftler so auch die Abbaumechanismen der Moleküle in der Pflanze untersuchen.

Eskorte ins grüne Gewebe

Einige Pflanzenschutzmittel benötigen eine spezielle Formulierung, um in das Blatt eindringen zu können. Denn die äußere Zellschicht – die Epidermis – wird überdeckt von einer hauchdünnen wasserabweisenden Membran, der Kutikula.Bild vergrößern
Einige Pflanzenschutzmittel benötigen eine spezielle Formulierung, um in das Blatt eindringen zu können. Denn die äußere Zellschicht – die Epidermis – wird überdeckt von einer hauchdünnen wasserabweisenden Membran, der Kutikula.
Die Wirkstoffe sind zwar die Stars im Pflanzenschutzmittel. Dennoch brauchen sie viele chemischen Helfer, die ihnen den Weg zum Einsatzort ebnen. Nur dort können sie ihr volles Potenzial entfalten: Erst mit dem richtigen Mix an Hilfssubstanzen geht die Pflanzenschutz-Formel auf: „Ohne die richtige Formulierung taugt der beste Wirkstoff nichts“, erklärt Dr. Hilmar Wolf, Leiter der Gruppe für Fungizid-Formulierungen bei Bayer CropScience.

Sein Team entwickelt den individuellen chemischen Geleitschutz für unterschiedlichste Wirkstoffmoleküle: Die Zusatzstoffe sorgen dafür, dass eine Substanz optimal transportiert wird – von der wässrigen Spritzlösung bis zum Zielort in der Pflanze. Denn: Nur mit der richtigen Formulierung können sich auch kleine Wirkstoffmengen über eine große Ackerfläche gleichmäßig verteilen.

Aber auch Klima und Bodenbeschaffenheit spielen bei der Entwicklung eines Pflanzenschutzmittels und der Formuliertechnik eine große Rolle. Und genau wie bei einem Medikament, ist auch die optimale Darreichungsform eines Pflanzenschutzmittels wichtig: beispielsweise ob es als Granulat, Pulver oder Flüssigkeit auf den Markt kommen soll.

Auf der Suche nach dem Wirkstoff

Herbizide müssen sich im Praxistest auf dem Feld bewähren, wo Unkräuter oft robuster sind als im geschützten Labor. Bild vergrößern
Herbizide müssen sich im Praxistest auf dem Feld bewähren, wo Unkräuter oft robuster sind als im geschützten Labor.
Die Wirkstoffsucher prüfen auch die Unbedenklichkeit eines Präparats für Menschen sowie die Sicherheit für andere Tier- und Pflanzenarten. Das Ziel der Pflanzenschutzforscher: „Im Idealfall baut sich jeder Wirkstoff am Ende zu Kohlendioxid und Wasser ab“, erklärt Dr. Thomas Wegmann, Global Project Manager bei Bayer CropScience.

Wissenschaftler untersuchen auch an Testorganismen, wie diese auf einen Wirkstoffkandidaten reagieren. Solche sogenannten Nichtzielorganismen wie beispielsweise Algen, Wasserflöhe, Erdwürmer, Milben und Schlupfwespen werden so ausgewählt, dass sie jeweils die Lebensräume Wasser, Luft und Boden repräsentieren.

Ökotoxikologie und Computeranimation

Die Tests finden aber nicht nur im Labor statt. Geforscht wird auch unter realen Bedingungen eines natürlichen Ökosystems. Bei der Bewertung der Umweltverträglichkeit berücksichtigen die Forscher außerdem das typische Verhalten der untersuchten Arten. Aber auch Computersimulationen und umfangreiche ökotoxikologische Untersuchungen tragen dazu bei, dass Pflanzenschutzmittel zu den am genauesten untersuchten Substanzen zählen. Denn für die moderne Landwirtschaft sind sie unverzichtbar. Moderne Pflanzenschutzmittel sind Voraussetzung dafür, dass weltweit qualitativ hochwertige, gesunde und sichere Nahrungsmittel in Supermarktregalen und auf Marktständen zu finden sind. Pflanzenschutz ist deshalb ein wichtiger Baustein in der Strategie von Bayer CropScience für die komplette landwirtschaftliche Wertschöpfungskette.

Download Center


Video