Leverkusen, Germany
October 31, 2006
Bayer CropScience
held a workshop at "Bayer‘s Perspective on Innovation 2006" to
present new research approaches in the field of plant health.
The event focussed on the topics of "Securing harvests and
healthy food: The fight against mycotoxins" and "Plants under
stress: Helping crops grow under difficult conditions". Both
subjects belong to the main areas of research at Bayer
CropScience which, with an R&D budget of around EUR 630 million
in 2006, is one of the most research-intensive companies in the
industry.
"For us, innovation is the central key to long-term success in
the market for agrochemicals, seeds and plant biotechnology,"
explained Dr. Alexander Klausener, Head of Research in the
Executive Committee of Bayer CropScience AG. The company is
therefore planning extensive investments in research and
development in the coming years, with the annual budget
scheduled to rise to EUR 750 million by 2015. Bayer
CropScience’s focus is on the development of innovative crop
protection products and novel plant traits.
New options in the fight against mycotoxins
One particular challenge facing the crop protection industry at
present is the fight against Fusarium in international cereal
growing. Fusarium is a species of mold that frequently occurs in
cereals, animal feed and food.
Dr. Isolde Häuser-Hahn, who is responsible for Product-related
Research in the Fungicides Business Unit of Bayer CropScience
AG, explained: "Infestation of cereals with Fusarium is a
worldwide problem with complex repercussions for agriculture in
the countries affected. It is estimated that the economic damage
in North America alone amounts up to US$ 1 billion each year."
Most varieties of Fusarium are plant parasites that can form
fungal toxins known as mycotoxins. Mycotoxins in food can cause
massive problems for humans and animals, including acute
symptoms of poisoning, nerve damage, immune disorders and an
increased risk of cancer. For this reason, the European Union,
for example, recently specified threshold limits for certain
toxins in unprocessed cereals. For efficient control of the
pathogen, it is necessary to employ a combination of all the
crop management techniques to rule out the risk of infestation
of cereals as far as possible, thus preventing the formation of
mycotoxins.
In her presentation, Isolde Häuser-Hahn described
prothioconazole, Bayer CropScience’s cereals fungicide that is
currently in the launch phase, as the "new gold standard in
Fusarium control". Studies have confirmed that this active
ingredient from the new chemical class of triazolinthiones is
markedly more effective against fusariosis than other products
available in the market so far. Products based on
prothioconazole such as Proline®, Prosaro® and Input®, also
perform better than reference compounds from the azole class of
substances in reducing levels of harmful mycotoxins, added
Häuser-Hahn.
High-precision rapid test for cereal diagnosis developed
During the workshop, the Bayer CropScience scientist also
presented a new, high-precision, rapid diagnostic test for
mycotoxins. Existing tests to determine potential contamination
with toxins either take too long, require expensive testing
equipment or are relatively imprecise, explained Häuser-Hahn, as
they are unable to provide quantitative information on the
toxins. This will soon be a thing of the past, however:
specialists at Bayer CropScience and Bayer Technology Services
are currently developing a measurement device that can provide
precise results within 20 minutes. The device is based on a tiny
biochip using planar waveguide technology which Bayer is also
developing for medical diagnostic applications. The chip can
test for several toxins at the same time and other diagnostic
applications in the food industry are also feasible. Häuser-Hahn
expects that this diagnostic kit will be available on the market
within the next three years.
Research to help plants cope with stress better
The second part of the workshop on plant health was dedicated to
the topic of "Plants under stress: Helping crops grow under
difficult conditions".
Just like humans and animals, plants are exposed to numerous
stress factors. Plant growth can be severely compromised by both
biotic and abiotic stress factors. These stress factors can
reduce the optimal achievable yield of plant crops by up to 80
percent. Biotic stress factors include, for example, attacks by
insects, fungi, weeds, bacteria or viruses and can cause large
yield losses in agriculture unless specific cop protection
agents are employed to defend against these dangers. Modern crop
protection research has already achieved a high standard of
therapy to combat biotic factors, but much less research has
been conducted into abiotic stress resistance. However, abiotic
stress factors such as drought, heat, cold or soil salinity are
the cause of sometimes dramatic yield losses in many regions of
the world.
In order to safeguard high harvest yields and the good quality
of plant-based products, Bayer CropScience is conducting two
specific research projects into abiotic stress control: one
approach based on classic active ingredient synthesis and one
solution model based on the application of plant biotechnology.
Imidacloprid: much more than just the world’s best-selling
insecticide
Dr. Wolfgang Thielert, responsible for Product-related Research
in the Insecticides Business Unit at Bayer CropScience in
Monheim, Germany, first outlined the findings of recent research
into imidacloprid, a conventional crop protection agent first
launched by Bayer CropScience in 1994. Marketed under brands
such as Confidor®, Gaucho® and Admire®, the compound achieves
annual sales of about EUR 600 million, making it the world’s
best-selling insecticide. Studies carried out in the context of
an international research cooperation project with scientists
from Germany, Belgium, the Netherlands and the United States
have shown that imidacloprid confers a special protective effect
against stress.
"Even in the absence of plant infestation with insects,
imidacloprid markedly improves the growth picture and also
demonstrated positive effects on crop yields," explained
Thielert in regard to the research findings.
Studies of barley and cotton exposed to drought stress, for
example, showed that plants treated with imidacloprid exhibited
greater leaf growth even during the drought phase and were
therefore able to generate more energy for production of the
yield over an extended period of time.
"What was also surprising was that the plants treated with
imidacloprid also produced markedly more endogenous proteins to
defend themselves against fungal diseases. Imidacloprid
therefore not only exerts its verifiable insecticidal action but
also a supportive, fungicidal and stress-reducing protective
effect," said Thielert in summary of the properties of
imidacloprid.
Bayer CropScience recently started marketing imidacloprid-based
active ingredient formulations in combination with the new O TEQ
formulation technology specially developed for this application
under the label "Confidor® Stress Shield Inside". This novel
formulation technology combines the benefits of a suspension
with the biological advantages of an emulsion, and reliably
transports the active ingredient into the plant. The active
ingredient strengthens the plant’s resistance to stress factors
and helps to improve its health, thus safeguarding yields in
terms of both quality and quantity. Added Thielert, "The name
‘Stress Shield’ graphically symbolizes the contribution that a
product like Confidor® OD can make to maintaining crop health."
New strategies in stress research: the PARP metabolic pathway
Dr. Michael Metzlaff, Head of the Crop Productivity research
group at Bayer CropScience’s Innovation Center in Gent, Belgium,
then explained the latest findings on the development of stress
in plants and outlined a specific plant biotechnology approach
towards improving stress tolerance which is currently being
investigated by Bayer CropScience.
Plants react to stress by consuming large quantities of energy
which can then no longer be used for vital physiological
processes such as growth and carbon fixation in photosynthesis,
explained Metzlaff to the audience at the workshop. The effects
of moderate stress over extended periods of time or short-term
episodes of extreme stress can completely drain the plant’s
energy reserves. The result can be irreversible damage to the
plant or even death, said the Gent-based researcher.
Bayer CropScience’s plant biotechnology research is therefore
looking for new ways to counteract the loss of energy in plants
under stress. This research aims to improve crop performance and
thus boost both yields and product quality. A key protein in the
stress response of all higher organisms, including plants, is
what is known as PARP [poly(ADP-ribose)polymerase]. PARP
controls the activity of several proteins involved in the stress
response and consumes a great deal of biological energy in doing
so.
In trials involving oilseed rape plants, Dr. Metzlaff’s research
group has succeeded in reducing the PARP activity to a level
which provides the plant with adequate protection against stress
yet simultaneously offers significant energy savings. Numerous
laboratory tests have confirmed that the plants with fewer PARP
proteins were better able to survive drought, high-intensity
light, heat and cold than reference plants with a high PARP
protein content. The research team used a novel technology known
as gene silencing or RNAi to reduce PARP activity.
Said Dr. Metzlaff, "Field trials in 2005 and 2006 have shown
that oilseed rape plants with a reduced PARP protein level are
better able to withstand drought conditions. "In addition, field
trial results for the summer 2006 harvest show a significant
relative yield difference. We will further investigate this
effect in the course of the project." Bayer CropScience is
currently conducting research work with the new RNAi-PARP
technology in corn, cotton, oilseed rape and rice, with the
objective of developing a new generation of stress-tolerant,
high-performance crop varieties. Metzlaff believes that it may
be possible to launch this technology on the market within the
next ten years. Bayer CropScience is also currently
investigating the possibility of combining the ‘Stress Shield’
effect of imidacloprid with new, stress-tolerant plant varieties
from the company’s breeding research, as dual protection against
stress for crops.
Bayer CropScience, a subsidiary of Bayer AG with annual sales
of about EUR 6 billion, is one of the world’s leading innovative
crop science companies in the areas of crop protection,
non-agricultural pest control, seeds and plant biotechnology.
The company offers an outstanding range of products and
extensive service backup for modern, sustainable agriculture and
for non-agricultural applications. Bayer CropScience has a
global workforce of about 19,000 and is represented in more than
120 countries.
Bayer CropScience auf der
"Innovationsperspektive 2006"
Neue Lösungsansätze aus den
Bereichen Mykotoxin- und Stresstoleranz-Forschung Innovation ist
Schlüssel zu nachhaltigem Erfolg im Crop Science-Markt
Leverkusen - Im Rahmen der "Bayer-Innovationsperspektive 2006"
stellte der Teilkonzern Bayer CropScience in einem Workshop neue
Forschungsansätze aus dem Bereich der Pflanzengesundheit vor. Im
Mittelpunkt der Veranstaltung standen die Themen "Ernten und
gesunde Ernährung sichern - der Kampf gegen Mykotoxine" sowie
"Gestresste Pflanzen - Wachstum unter schwierigen Bedingungen
verbessern". Beide Felder gehören zu den Forschungsschwerpunkten
von Bayer CropScience, das mit F&E-Budget von rund 630 Millionen
Euro im Jahr 2006 zu den forschungsintensivsten Unternehmen
seiner Branche zählt.
"Innovation ist für uns der zentrale Schlüssel für nachhaltigen
Erfolg im Markt für Agrarchemikalien, Saatgut und
Pflanzenbiotechnologie", erläuterte Dr. Alexander Klausener, im
erweiterten Vorstand der Bayer CropScience AG zuständig für
Forschung. Daher plant das Unternehmen auch in den kommenden
Jahren erhebliche Investitionen in Forschung und Entwicklung,
die bis zum Jahr 2015 auf jährlich rund 750 Millionen Euro
ansteigen sollen. Der Schwerpunkt liegt hier auf der Entwicklung
innovativer Pflanzenschutzmittel sowie von Pflanzen mit
neuartigen Anwendungseigenschaften.
Neue Optionen im Kampf gegen Mykotoxine
Eine besondere Herausforderung für die Pflanzenschutzindustrie
ist dabei zurzeit die Bekämpfung von Fusarien im internationalen
Getreideanbau.
Fusarium ist eine Gattung der Schimmelpilze, die sehr häufig in
Getreide, Futtermitteln und Lebensmitteln vorkommen. Dr. Isolde
Häuser-Hahn, verantwortlich für die produktbegleitende Forschung
im Bereich Fungizide der Bayer CropScience AG, erläuterte: "Der
Befall von Getreide mit Fusarien ist ein weltweites Problem mit
komplexen Folgen für die Wirtschaft der jeweiligen Länder. Der
dadurch verursachte wirtschaftliche Schaden wird allein in
Nordamerika auf bis zu 1 Milliarde US$ pro Jahr geschätzt."
Die meisten Fusarien-Arten sind Pflanzenparasiten und können
Schimmelpilzgifte, die so genannten Mykotoxine, bilden.
Mykotoxine in Lebensmitteln können bei Menschen und Tieren zu
massiven Problemen führen.
Akute Vergiftungserscheinungen, Nervenschädigungen und
Immunstörungen sowie erhöhtes Krebsrisiko gehören dazu. Deshalb
sind z.B. in der Europäischen Union kürzlich Grenzwerte für
bestimmte Toxine in unverarbeitetem Getreide erlassen worden.
Zur effizienten Bekämpfung des Schaderregers müssen alle
pflanzenbaulichen Maßnahmen kombiniert werden, um einen Befall
des Getreides weitgehend auszuschließen und dadurch die
Produktion von Mykotoxinen zu unterbinden.
Isolde Häuser-Hahn stellte in ihrem Referat das gerade in der
Launch-Phase befindliche Getreidefungizid Prothioconazole von
Bayer CropScience als den "neuen Goldstandard in der Bekämpfung
von Fusarium" heraus. Untersuchungen belegten, dass der
Wirkstoff aus der neuen Wirkstoffklasse der Triazolinthione eine
deutlich höhere Fusariosen-Wirksamkeit als bisher im Markt
befindliche Produkte aufweist. Auch gegenüber
Referenzwirkstoffen aus der Azol-Klasse zeigen die neuen
Prothioconazole-basierten Produkte wie Proline®, Prosaro® und
Input® eine signifikante bessere Leistung in der Reduktion
schädlicher Mykotoxin-Niveaus, führte Häuser-Hahn aus.
Hochpräziser Schnelltest für die Getreide-Diagnose entwickelt
Die Bayer CropScience-Forscherin stellte auch einen neuen,
hochpräzisen Schnelltest für die Mykotoxin-Diagnostik vor.
Bisherige Tests zum Nachweis einer möglichen Toxin-Belastung
dauerten entweder lange, benötigten teure Analysegeräte oder
seien relativ ungenau, weil sie keine quantitativen Aussagen
über die festgestellten Toxine zuließen. Doch damit soll bald
Schluss sein: die Spezialisten von Bayer CropScience und Bayer
Technology Services entwickeln derzeit ein Messgerät, das in 20
Minuten präzise Ergebnisse liefert. Vorbild ist ein kleiner
Biochip mit Wellenleitertechnologie, wie er von Bayer auch für
die medizinische Diagnostik entwickelt wird. Auf dem Chip können
mehrere Toxine gleichzeitig getestet werden, und auch andere
Einsatzfelder in der Lebensmitteldiagnostik sind denkbar. Mit
der Marktverfügbarkeit dieses Diagnostik-Kits rechnet
Häuser-Hahn innerhalb der nächsten drei Jahre.
Forschung, die Pflanzen hilft, sich besser vor Stress zu
schützen
Der zweiten Teil des Workshops rund um die Gesundheit von
Pflanzen widmete sich dem Thema "Gestresste Pflanzen - Wachstum
unter schwierigen Bedingungen verbessern".
Pflanzen sind - genau wie Menschen und Tiere auch - einer
Vielzahl von Stressfaktoren ausgesetzt. Das Wachstum von
Pflanzen kann dabei durch so genannte "biotische" und
"abiotische" Belastungen stark beeinträchtigt werden. Der
erreichbare optimale Ertrag von Kulturpflanzen kann durch diese
Stressfaktoren um bis zu 80 Prozent reduziert werden. Zu den
biotischen Effekten zählen etwa Angriffe von Insekten, Pilzen,
Unkräutern, Bakterien oder Viren, die in der modernen
Landwirtschaft hohe Ertragsverluste verursachen können, soweit
keine spezifisch wirkenden Pflanzenschutzmittel zur Abwehr
dieser Gefahren eingesetzt werden. Während die moderne
Pflanzenschutzforschung in diesem Bereich bereits einen hohen
Therapiestand erreicht hat, ist das Feld der abiotischen
Stressresistenz noch weit weniger erforscht. Dabei sind
abiotische Belastungen wie Trockenheit, Hitze, Kälte oder
Bodenversalzung die Quelle für zum Teil dramatische
Ertragsverluste in vielen Regionen der Erde.
Um einen guten Ernteertrag und eine hohe Qualität der
pflanzlichen Produkte zu gewährleisten, verfolgt Bayer
CropScience zwei konkrete Forschungsprojekte zur Bekämpfung von
abiotischem Stress: einen Ansatz auf Basis der klassischen
Wirkstoffsynthese sowie ein Lösungsmodell aus der Anwendung der
Pflanzenbiotechnologie.
Imidacloprid: Weit mehr als nur das meistverkaufte Insektizid
weltweit
Dr. Wolfgang Thielert, verantwortlich für die produktbegleitende
Forschung im Bereich Insektizide bei Bayer CropScience in
Monheim, erläutert neue Forschungsergebnisse zu Imidacloprid,
einem 1994 vom Unternehmen erstmals auf den Markt gebrachten
konventionellen Pflanzenschutzmittel. Unter Handelsnamen wie
Confidor®, Gaucho® und Admire® erzielen Produkte auf Basis von
Imidacloprid einen Jahresumsatz von rund 600 Millionen Euro. Der
Wirkstoff gilt damit heute als das meistverkaufte Insektizid
weltweit.
Untersuchungen im Rahmen einer internationaler
Forschungskooperation mit Wissenschaftlern aus Deutschland,
Belgien, den Niederlanden und den USA, zeigen, dass Imidacloprid
eine besondere Schutzwirkung bei Stress ausübt.
"Imidacloprid führt auch bei Nicht-Befall der Pflanzen mit
Insekten zu einer deutlichen Verbesserung des Wuchsbildes und
zeigt dabei zugleich positive Effekte auf den Ertrag der
Pflanzen", erläuterte Thielert die Forschungsergebnisse.
Untersuchungen an Gerste und Baumwolle unter Trockenstress haben
z.B. gezeigt, dass mit Imidacloprid behandelte Pflanzen auch
während einer Wassermangelphase ein höheres Blattwachstum
aufweisen und damit über einen längeren Zeitraum mehr Energie
für die Ertragsbildung produzieren können.
"Überraschend war dabei auch, dass mit Imidacloprid behandelte
Pflanzen zugleich deutlich mehr eigene Proteine zur
Selbstverteidigung der Pflanze gegen pilzliche Krankheiten
bilden. Imidacloprid entfaltet damit nicht nur seine erwiesenen
insektiziden Fähigkeiten, sondern zugleich auch unterstützende
fungizide und stress-mindernde Schutzwirkung", fasste Thielert
die Eigenschaften von Imidacloprid zusammen.
Unter dem Label "Confidor® Stress Shield Inside" vermarktet
Bayer CropScience seit kurzem Wirkstoff-Formulierungen auf
Imidacloprid-Basis in Kombination mit der neuen, speziell für
diesen Einsatzzweck entwickelten Formulierungstechnologie O TEQ.
Diese neuartige Formulierungstechnologie verbindet die Vorteile
einer Suspension mit allen biologischen Vorteilen einer Emulsion
und transportiert den Wirkstoff zuverlässig in die Pflanze. Dies
stärkt die Widerstandsfähigkeit gegen Stressfaktoren und trägt
dazu bei, die Pflanzengesundheit zu verbessern und damit Erträge
- qualitativ und quantitativ - zu sichern. Thielert: "Der Name
‚Stress Shield’ symbolisiert dabei plastisch, welche Leistung
ein Produkt wie Confidor® OD zur Gesunderhaltung der Nutzpflanze
erbringen kann."
Neue Strategien in der Stress-Forschung: Der PARP
Stoffwechselweg
Dr. Michael Metzlaff, Leiter der Forschungsgruppe Crop
Productivity am Bayer CropScience-Innovationszentrum Gent in
Belgien, erläuterte neue Erkenntnisse zur Entstehung von Stress
bei Pflanzen und skizzierte eine konkreten
pflanzenbiotechnologischen Ansatz zur Verbesserung der
Stresstoleranz, der zur Zeit vom Unternehmen untersucht wird.
In ihrer Reaktion auf Stress verbrauchen Pflanzen große Mengen
an Energie, die für wichtige physiologische Prozesse, wie
Wachstum und Kohlenstofffixierung in der Photosynthese, nicht
mehr genutzt werden kann, erklärte Metzlaff den
Workshopteilnehmern. Das Wirken moderater Stresse über längere
Zeiträume oder kurzzeitiger extremer Stresse können zur
vollständigen Entleerung des pflanzlichen Energie-Pools führen.
Irreversible Schädigungen der Pflanzen und sogar das Absterben
der Pflanzen seien die Folge, so der Forscher aus Gent.
In der pflanzenbiotechnologischen Forschung von Bayer
CropScience wird daher nach neuen Lösungswegen gesucht, mit
denen dem Energieverlust in Pflanzen unter Stress
entgegengewirkt werden kann. Das Ziel dieser Forschung ist es,
die Leistungsfähigkeit von Kulturpflanzen zu erhöhen und dadurch
den Ertrag und die Produktqualität zu verbessern. Ein
Schlüsselprotein in der Stressantwort aller höheren Organismen,
einschließlich Pflanzen, ist das so genannte PARP Protein
[Poly(ADP-ribose)polymerase]. PARP kontrolliert die Aktivität
mehrerer Proteine, die an der Stressantwort beteiligt sind, und
verbraucht dabei sehr viel biologische Energie.
Der Forschungsgruppe von Dr. Metzlaff ist es in Versuchen in
Rapspflanzen gelungen, die PARP Aktivität auf ein Niveau zu
senken, das der Pflanze ausreichenden Schutz vor Stress und
gleichzeitig eine bedeutsame Energieeinsparung bietet.
Zahlreiche Labortests haben bewiesen, dass die Pflanzen mit
weniger PARP Protein Trockenheit, hohe Lichtintensität, Hitze
und Kälte besser überlebten als Kontrollpflanzen mit hohem PARP
Proteingehalt. Für die Senkung der PARP Aktivität hat das
Forscherteam eine neuartige Technologie eingesetzt, die gene
silencing oder RNAi genannt wird.
Dr. Metzlaff: "Freilandversuche der Jahre 2005 und 2006 haben
bewiesen, dass Rapspflanzen mit reduziertem PARP Protein
Trockenbedingungen besser überstehen können. Ergebnisse von
Freilandversuchen im Sommer 2006 zeigen darüber hinaus eine
signifikante Ertragssteigerung. Diesen Effekt werden wir im
Rahmen unseres Forschungsprojektes weiter untersuchen."
Forschungsarbeiten mit der neuen RNAi-PARP-Technologie werden
derzeit bei Bayer CropScience an Mais, Baumwolle, Raps und Reis
durchgeführt, mit dem Ziel der Entwicklung einer neuen
Generation von stresstoleranten Hochleistungssorten. Eine
Markteinführung sei innerhalb der nächsten zehn Jahre möglich,
prognostizierte Metzlaff in seinen Ausführungen. Bayer
CropScience prüft dabei zurzeit auch eine mögliche Kombination
des "Stress Shield"-Effektes von Imidacloprid mit neuen
stress-toleranten Pflanzensorten aus der Züchtungsforschung des
Unternehmens - ein doppelter Stress-Schutz für Pflanzen.
Die Bayer CropScience AG zählt als Teilkonzern der Bayer AG
mit einem Umsatz von rund 6 Milliarden Euro zu den weltweit
führenden, innovativen Crop-Science-Unternehmen mit den
Tätigkeitsbereichen Pflanzenschutz, Schädlingsbekämpfung
außerhalb der Landwirtschaft sowie Saatgut und
Pflanzen-Biotechnologie. Mit einer herausragenden Produktpalette
bietet das Unternehmen umfassenden Kundenservice für die moderne
nachhaltige Landwirtschaft sowie in nicht-landwirtschaftlichen
Anwendungen. Bayer CropScience beschäftigt rund 19.000
Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter und ist in mehr als 120 Ländern
vertreten. |