Ein Ingenieurteam der University of California San Diego hat einen direkt aufsprühbaren Polymerüberzug entwickelt, der Pflanzen dabei hilft, schädliche Bakterieninfektionen abzuwehren und ihre Trockenheitsresistenz zu erhöhen. Die in „ACS Materials Letters“ veröffentlichte Studie zielt darauf ab, neue Lösungen für die zunehmend schwerwiegenden Pflanzenkrankheiten und Umweltbelastungen zu bieten.

Der antibakterielle Überzug wird aus einem speziell entwickelten synthetischen Polymer hergestellt, dessen Struktur positiv geladene chemische Gruppen enthält, die effektiv die Zellmembranen von Bakterien zerstören können. Der entscheidende Innovationsschritt liegt im Syntheseverfahren: Das Team verbesserte die herkömmliche Methode, sodass sie unter milden, wässrigen Pufferbedingungen durchgeführt werden kann und so auf für Pflanzen giftige organische Lösungsmittel verzichtet wird. Der Mit-Erstautor der Studie, Doktorand Luis Palomino, erklärt: „Der Unterschied bei unserer Arbeit besteht darin, dass wir das Polymer unter Pufferbedingungen mit Wasser als Lösungsmittel synthetisiert haben. Das ermöglichte es uns, eine Sprühformulierung herzustellen, die für Pflanzen biokompatibler ist.“

In Experimenten wurde dieser Polymerüberzug auf die Blätter der Modellpflanze Nicotiana benthamiana aufgesprüht. Tests zeigten, dass der Überzug die Pflanzen vor einer Infektion mit Agrobakterien schützen und im Petrischalenversuch das Wachstum von Krankheitserregern wie Escherichia coli und Staphylococcus aureus hemmen kann. Überraschenderweise aktivierte die lokale Applikation einen systemischen Schutz der gesamten Pflanze. Mit-Erstautor und Postdoktorand Patrick Oedenkoven sagte: „Wir mussten nur einen kleinen Teil der Blätter besprühen, um die gesamte Pflanze immun gegen Bakterien zu machen. Das ist ein wirklich tolles Ergebnis.“ Die Forscher vermuten, dass dies durch ein kurzlebiges, mildes Wasserstoffperoxid-Signal vermittelt werden könnte, das durch den Überzug ausgelöst wird.

Darüber hinaus zeigten die besprühten Pflanzen auch eine erhöhte Trockenheitstoleranz. Nach vier Tagen ohne Bewässerung war der Welkegrad der behandelten Pflanzen deutlich geringer als bei der Kontrollgruppe. Der Überzug könnte durch die Bildung einer physikalischen Barriere die Wasserverdunstung reduzieren und gleichzeitig die intrinsischen Stressantwortmechanismen der Pflanze induzieren. Das Forschungsteam plant, die Wirkmechanismen weiter zu erforschen und die biologische Abbaubarkeit sowie Sicherheit des Materials zu optimieren, um die Anwendung dieser Technologie in der Landwirtschaft voranzutreiben.

Weitere Informationen: Autoren: Luis Palomino et al., Titel: „Polynorbornene Spray Enhances Plant Health“, veröffentlicht in: ACS Materials Letters (2025).