Pilze lügen Pflanzen an
Pilze lügen Pflanzen an
Wie Schadpilze den Phosphatstatus von Pflanzen manipulieren
Ein Forschungsteam der RWTH Aachen hat gemeinsam mit Partnern aus Australien und den USA einen Mechanismus der Krankheitsentstehung an Nutzpflanzen entschlüsselt.
Der Erreger des Reisbrands, der Pilz Magnaporthe oryzae. Um in befallene Pflanzen einzudringen, treiben die Sporen mit enormem osmotischem Druck Keimschläuche durch die Blattoberfläche. Der Pilz befällt nicht nur Reis, sondern auch andere wichtige Getreidearten wie Weizen, Roggen, Gerste und Perlhirse. Foto: Donald Groth, Louisiana State University AgCenter, Bugwood.org, Gemeinfrei
Die globale Nahrungsmittelversorgung hängt von einer erfolgreichen Landwirtschaft – und damit auch vom Schutz der Nahrungspflanzen gegenüber Pflanzenkrankheiten ab. Wie sehr wir darauf angewiesen sind, stellen wir oft erst fest, wenn sich aufgrund von Ernteausfällen Nahrungsmittel plötzlich sprunghaft verteuern.
Manipulative Pilze
Forschende der RWTH Aachen, der Australian National University (Canberra) und der Louisiana State University haben untersucht, wie pilzliche Pathogene gezielt eine Stressreaktion von Pflanzen ausnutzen. Die Ergebnisse gelten für verschiedene Nahrungspflanzen, etwa Reis oder Mais, und für eine ganze Gruppe pflanzenpathogener Pilze.
Pilze manipulieren das Immunsystem von Pflanzen auf vielfältige Weise. Hierbei spielen kleine Pilzmoleküle eine Rolle, die während der Infektion abgegeben werden und in die Pflanzenzellen gelangen. Bislang ist die präzise Funktion, wie die Moleküle die Abwehr der Pflanzenzellen unterlaufen, in den meisten Fällen noch unklar. Deshalb haben sich die Forschenden der RWTH Aachen um Professor Ulrich Schaffrath vom Lehrstuhl für Molekulare Pflanzenphysiologie eines dieser Proteinmoleküle näher angeschaut: die Nudix-Hydrolase des Pilzes Magnaporthe oryzae.
Dr. Alex Wegner von der RWTH erklärt: „Wir konnten durch gezielte Manipulation eine Pilz-Mutante herstellen, der zwei Gene fehlen, die den genetischen Bauplan für die Nudix-Hydrolase enthalten“. Experimente haben daraufhin ergeben, dass diese Mutanten eine verminderte Virulenz auf Reis- und Gerstenpflanzen besitzen. Ein Kontakt mit Forschenden aus Australien und Amerika erlaubte schließlich die Analysen in allen drei Laboren. „Dies führte zum Verständnis des Mechanismus, wie der Pilz die Nudix-Hydrolasen für seine Virulenz nutzt“, erklärt Forschungsleiter Professor Schaffrath.
Der eingebildete P-Mangel
Tatsächlich führt die Sekretion dieses pilzlichen Proteins dazu, dass den Pflanzenzellen eine Phosphatmangelsituation suggeriert wird. Als Folge investiert die Pflanze vermehrt in Stoffwechselprozesse, um den vermeintlichen Mangel auszugleichen – und hat gleichzeitig nicht genügend Ressourcen, um ihre Immunabwehr aufrechtzuerhalten. Gemeinsam konnten die Forschenden der drei beteiligten Institute zeigen, dass es sich dabei um einen generellen Virulenzmechanismus verschiedener Krankheitserreger auf unterschiedlichen Wirtpflanzen handelt. „In Zukunft werden wir unsere Forschung zur Manipulation pflanzlicher Stressreaktionen durch Krankheitserreger weiter vorantreiben, um damit langfristig Ernteausfällen vorbeugen zu können“, kündigtSchaffrath an.
Quelle: RWTH Aachen
