Bt

Bacillus thuringiensis ist ein stäbchenförmiges, grampositives Bakterium, das Kristallproteine produziert, die für Larven von Lepidopteren (Schmetterlinge und Motten) und einige Käfer (Coleopteren) giftig sind. Das Bakterium lebt weltweit im Boden und wird seit den 1950er Jahren als kommerzielles Pestizid eingesetzt. Wenn eine Insektenlarve Bt-Sporen und Toxinkristalle aufnimmt, löst der alkalische pH-Wert ihres Darms die Kristalle auf und setzt Proteine frei, die an Rezeptoren der Mitteldarmzellen binden und Poren in der Darmwand erzeugen, was innerhalb weniger Stunden zu Lähmung und Tod führt.

Kommerzielle Bt-Produkte enthalten entweder ganze Sporen und Kristalle (als Pulver oder Flüssigkonzentrat) oder rekombinante Bt-Toxine, die in Gärbehältern hergestellt werden. Verschiedene Bt-Stämme produzieren unterschiedliche Kristallproteintypen, bezeichnet als Cry1Aa, Cry1Ab, Cry2Aa und andere. Cry1Ab und Cry1Ac sind wirksam gegen die meisten Lepidopteren-Schädlinge, einschließlich des Maiszünslers, des Kohlmottenfalters und der Gemüsewickler. Cry3Aa zielt auf den Kartoffelkäfer ab. Cry1F und Cry1Ca sind gegen Heerwürmer wirksam. Die Wahl des Stammes bestimmt, welche Schädlinge auf einer bestimmten Kultur bekämpft werden.

Das Anwendungszeitfenster ist entscheidend, da Bt nur fressende Larven tötet, nicht Eier oder Puppen, und Toxine in Sonnenlicht je nach UV-Intensität innerhalb von 3 bis 14 Tagen abgebaut werden. Das Spritzen muss auf den Zeitraum ausgerichtet sein, wenn Larven aktiv fressen. Auf Feldfrüchten wird Bt häufig mit Zusatzstoffen gemischt, um die Blattbenetzung und Haftung zu verbessern. Herkömmliche Formulierungen erfordern bei hohem Befallsdruck 3 bis 5 Anwendungen pro Saison. Genetisch veränderte Bt-Sorten (Mais, Baumwolle, Sojabohnen) produzieren Cry-Proteine im Pflanzengewebe über die gesamte Wachstumssaison hinweg, wodurch der Bedarf an Blattspritzungen reduziert oder eliminiert wird.

Resistenz und Einschränkungen

Insektenpopulationen, die anhaltender Bt-Belastung ausgesetzt sind, können Resistenz durch Selektion genetischer Varianten entwickeln, denen anfällige Mitteldarmrezeptoren fehlen oder die Entgiftungsenzyme produzieren. Der Kohlmottenschädling, die Mehrmotte und der Kartoffelkäfer zeigen alle dokumentierte Feldresistenz. Die beste Managementpraxis erfordert das Wechseln von Bt-Produkten mit verschiedenen Cry-Toxinen, die Verwendung von Nicht-Bt-Kontrollen in nicht bewirtschafteten Bereichen, um anfällige Allele in der breiteren Population zu erhalten, sowie die Überwachung der Feldleistung.

Bt hat keine bekannte Toxizität für Säugetiere, Vögel oder nützliche Insekten in landwirtschaftlichen Gebrauchsmengen, da deren Verdauungssysteme die spezifischen Rezeptorproteine und das neutrale pH-Umfeld des Darms nicht haben, die für die Toxinaktivierung erforderlich sind. Dieses Profil machte Bt zur Grundlage von Systemen der ökologischen Schädlingsbekämpfung und des ressourcenschonenden Ackerbaus ab den 1970er Jahren. Heute ist es eines der weltweit am häufigsten eingesetzten Biopestizide, das auf Nahrungsmitteln, Zierpflanzen und Rasen verwendet wird.