Technologie Plattform

 

Biofunktionale Mikrogel-basierte Düngemittel für eine kontrollierte Pflanzenernährung

S. Knopp, K. Rübsam, F. Jakob & U. Schwaneberg

Ein reduzierter Düngemitteleinsatz, der durch eine optimierte Nährstoffbereitstellung zu Ertragssteigerung führt, ist von hoher Wichtigkeit für eine nachhaltige Bioökonomie. Die GreenGel-Technologie hat zum Ziel eine neue Plattform für die kontrollierte Freisetzung von Verbindungen auf Pflanzenblätter mittels immobilisierter und beladener Container, genannt Mikrogele, zu entwickeln. Die Mikrogele sind ausgelegt um Freisetzungskinetiken gezielt einstellen zu können und maßgeschneiderte Ankerpeptide sollen für eine robuste und regenbeständige Verankerung von beladenen Mikrogelen auf Pflanzenblättern sorgen. Eine nachfrageorientierte Freisetzung von Nährstoffen über einen längeren Zeitraum ermöglicht einen sparsameren Umgang mit Düngemitteln und trägt zu den grundlegenden Zielsetzungen des Bioeconomy Science Center für eine nachhaltige und integrierte Bioökonomie bei, in der fachdisziplinübergreifend neue Lösungsansätze erarbeitet werden.

Das Proof of Concept der GreenGel-Technologie wurde erfolgreich am Beispiel des Eisen-Mangels von Gurkenpflanzen demonstriert. Hierzu wurde eine Ankerpeptid-Biblioithek generiert und die Bindung der Ankerpeptide an Gurkenblätter untersucht. Die identifizierten Peptide wurden an Nährstoff-beladene Mikrogele konjugiert, wodurch die Regenbeständigkeit der immobilisierten Mikrogele gesteigert wird. Die Blätter der Gurkenpflanzen mit Eisen-Mangel zeigten einen reduzierten Chlorophyllgehalt, wohingegen die mit den GreenGels behandelten Blätter ausreichend Eisen zur Verfügung hatten, um dem Eisen-Mangel bei konstantem Chlorophyllgehalt entgegenzuwirken. Das Proof of Concept der GreenGel-Technologie wurde erfolgreich demonstriert und 2015 wurde ein Basispatent angemeldet.

  Technologie-Plattform Bio VI

Das Proof of Concept der GreenGel-Technologie wurde erfolgreich am Beispiel des Eisen-Mangels von Gurkenpflanzen erfolgreich in einem gemeinsamen Projekt mit Prof. Pich von der RWTH Aachen University und Prof. Goldbach von der Universität Bonn demonstriert. Das Übersichtsbild wurde von Richard Meurer innerhalb der AG Pich zur Verfügung gestellt.