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Wie ein Pilz die ganze Kartoffelernte zerstört

Forschung

Wissenschaftlern des Instituts für Pflanzenbiochemie in Halle ist es gelungen, bei der Immunabwehr von Pflanzen einen großen Schritt vorwärts zu kommen: Sie haben das molekulare Muster eines Krankheitserregers identifiziert. Das winzige Peptid ist im gefürchteten Phytopora-Pilz enthalten, der weltweit 20 Prozent der gesamten Kartoffelernte vernichtet und bereits im 19. Jahrhundert eine Million Menschen verhungern ließ. Die IPB- Wissenschaftler haben nun Ergebnisse vorgelegt, die diesen Verdacht erhärten und zum besseren Verständnis pflanzlicher Abwehrstrategien beitragen.

"Die angeborene Immunabwehr ist bei Pflanzen und Tieren ähnlich", so Thorsten Nürnberger, Wissenschaftler am IPB in Halle . Ebenso wie Tiere hätten auch Pflanzen im Laufe der Evolution hocheffiziente Abwehrstrategien gegen ein breites Spektrum feindlicher Invasoren entwickelt. Die Forscher vermuten, dass diese pflanzliche Basisimmunität durch ähnliche molekulare Mechanismen vermittelt wird wie die angeborene Immunantwort bei Tieren und Insekten. Gemeinsames Merkmal der angeborenen Abwehrreaktionen ist, dass der Wirt ganz bestimmte Oberflächenstrukturen des Erregers erkennt und als "fremd" einstuft.

"Diese Erkennungsmoleküle kommen im Wirt selbst nicht vor, im Reich der Krankmacher hingegen sind sie weit verbreitet", erklärt Nürnberger. Als generelle Merkmale seien sie für die Erreger derart überlebenswichtig, dass sie sich im Laufe der vergangenen Jahrmillionen kaum in ihrer Struktur verändert hätten. Das heißt, dass die Invasoren diese Strukturen nicht ohne ernsthafte Konsequenzen durch Mutation umwandeln können. "Sie sind in diesem Fall nicht in der Lage den Immunschild des Wirtes zu überlisten, indem sie sich eine neue Maske zulegen", führt der Experte aus.

Ein solches hochkonserviertes molekulares Muster haben die Wissenschaftler nun auch bei pflanzlichen Krankheitserregern der Pilzgattung Phytophthora entdeckt. Dabei handelt es sich um ein winziges Peptid (Pep13), das aus nur 13 Aminosäuren besteht. Bei allen zehn untersuchten Phytophthora-Arten war Pep13 aus den gleichen Aminosäuren aufgebaut. "Es handelt sich hier also um eine Region, die sich über die Artengrenze hinweg ohne Veränderungen erhalten hat", meint der Biochemiker. Für die Pflanze sei dies ein ideales Erkennungsmuster eines unerwünschten Mitbewohners.

Der Pilz verbreitet sich über Sporen, die mit Hilfe eines Keimschlauches in das Blattgewebe der Pflanzen eindringen. Wenn die Sporen bei Regen in den Boden gespült werden, befallen sie auch die Knollen. Der Pilz kann auch in den Knollen überwintern. Eine einzige infizierte Knolle, die im Frühjahr ausgebracht wird, könne so den gesamten Kartoffelbestand vernichten.

 
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