Der Transport von RNAs innerhalb von Pflanzen sowie zwischen Pflanzen und Pathogenen ist ein zentraler Faktor in Pflanzen-Pathogen-Interaktionen und der RNA-basierten Pflanzenprotektion (mehr Informationen), insbesondere für die Entwicklung der nächsten Generation von RNA-Sprays mit verbesserter Stabilität, systemischer Bewegung und Wirksamkeit gegen Pathogene und Schädlinge.

Exogene RNAs müssen auf ihrem Weg zu den Zielzellen zahlreiche biologische Barrieren überwinden. Auf der Pflanzenoberfläche sind dsRNAs Umweltfaktoren wie UV-Licht, Regen sowie RNasen aus mikrobiellen Gemeinschaften ausgesetzt. Nach der Aufnahme in Pflanzengewebe über Endozytose können sie während des intra- und interzellulären Transports weiter abgebaut werden. Während sich RNAs von Zelle zu Zelle bewegen, nimmt ihre Konzentration ab, und nur ein Bruchteil erreicht schließlich entfernte Gewebe oder die Zielzellen von Pilzen oder Insekten, wo sie eine RNAi-vermittelte Genstilllegung auslösen müssen. Ein Verständnis dafür, wie diese physikalischen, zellulären und enzymatischen Barrieren überwunden werden, ist entscheidend für eine effektive RNA-basierte Pflanzenprotektion.

Interessanterweise zeigt Gerste nach RNAi-Sprays einen systemischen Transport von RNAs – ein Phänomen, das unter den wichtigsten Kulturpflanzen zuvor nur bei Weizen beobachtet wurde (mehr Informationen). Dies wirft zentrale Fragen auf: Wodurch unterscheidet sich Gerste im Hinblick auf den RNA-Transport von anderen Kulturpflanzen, und wie kann dieses Wissen genutzt werden, um systemisch aktive RNA-basierte Biopestizide zu entwickeln?

Im Gerste-Fusarium-System untersuchen wir zudem die potenzielle Rolle extrazellulärer Vesikel (EVs) als natürliche RNA-Transportvehikel zwischen Organismen. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass EVs zum RNA-Transport beitragen könnten, insbesondere bei biotrophen Pathogenen. Ihre genaue Rolle und ihr Wirkmechanismus in der RNAi-basierten Pflanzenprotektion müssen jedoch noch geklärt werden.