Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Gefährlicher Getreidepilz

22.06.2007
Münstersche Biologen suchen nach Resistenzgenen im Weizen

Die Ernährung der Weltbevölkerung ist vom Getreide abhängig. Pflanzenkrankheiten wie der Rostpilz können da schnell zur Katastrophe führen, wenn sie sich ungehindert ausbreiten. Ein aktuelles Beispiel ist "Ug-99": Diese neue Variante des Schwarzrost-Pilzes vermehrt sich in Afrika auf Weizen plötzlich rasant und führt dort zu großen Ernteverlusten. Wissenschaftler der Universität Münster erforschen das Erbgut der Rostpilze, um zu verstehen, warum sich die neue Pilzvariante auf einmal so stark ausbreitet.

Das komplexe Zusammenspiel von Pilz und Pflanze steht bei der Arbeitsgruppe "Molekulare Phytopathologie" des Instituts für Biochemie und Biotechnologie der Pflanzen im Mittelpunkt. Die münsterschen Biologen erforschen unter der Leitung von Prof. Dr. Bruno Moerschbacher nicht nur das Erbgut der Rostpilze, sondern auch das des Weizens, ihrer Wirtspflanze.

Ug-99 befällt Weizenzuchtlinien, die bis vor kurzem als resistent gegenüber dem Schwarzrost galten - die Pflanzen besitzen ein oder mehrere bislang molekular nicht identifizierte "Resistenzgene".

Während die anderen Schwarzrost-Rassen dem resistenten Weizen kaum etwas anhaben können, hat die neue Variante den Resistenzmechanismus überwunden. "Ich vergleiche das Genom und das Transkriptom der neuen Pilzvariante mit dem Genom anderer Rassen des Schwarzrosts, um die Unterschiede zu finden, die die Ausbreitung von Ug-99 ermöglichen", erklärt Sabine Fehser, Mitarbeiterin der Arbeitsgruppe.

Ihre Kollegin Jennifer Moldenhauer untersucht einen ähnlichen Pilz, den Gelbrost. Während der Schwarzrost meist auf dem Halm der Getreidepflanzen vorkommt und dort braune Pusteln bildet, befällt der Gelbrost die Blätter und bildet gelbe Streifen. Die Weizenzuchtlinie Kariega ist resistent gegenüber dem Gelbrost, jedenfalls als ausgewachsene Pflanze: Die erwachsenen Weizenpflanzen entwickeln eine so genannte Altersresistenz, die bewirkt, dass bei ihnen einzelne Zellen, die vom Pilz befallen werden, sofort absterben.

Der Pilz wird dadurch abgetötet, bevor er weitere Zellen befallen und schließlich ganze Pflanzenteile bedecken kann. Bei Kariega sind mindestens vier Gene an der Resistenz beteiligt. Welche im einzelnen das sind, ist aber nicht geklärt. Jennifer Moldenhauer versucht, sie zu identifizieren. "Ich fische im Dunkeln - Weizen hat ein sehr großes Genom, von dem die DNA-Sequenz bislang nicht bekannt ist", erklärt die junge Biologin die Schwierigkeiten ihrer Arbeit.

Es gibt zwar Pflanzenschutzmittel, die gegen Rostpilze wirksam sind.
Allerdings ist der flächendeckende Einsatz von solchen Fungiziden keine Alternative zu der Aussaat widerstandsfähiger Pflanzen. Zum einen soll die Umweltbelastung gering gehalten werden, zum anderen sind solche Mittel teuer. "Gerade in Entwicklungsländern sind sie für die Bevölkerung oft unerschwinglich", so Jennifer Moldenhauer.

Wären die Resistenzgene von Kariega bekannt, könnte man den Mechanismus, der die erwachsenen Pflanzen schützt, in Zukunft möglicherweise auch auf die jungen Weizenpflanzen übertragen. Die Erkenntnisse könnten vielleicht auch dazu beitragen, Ug-99 in Schach zu halten.

Die münsterschen Biologen arbeiten nur mit totem Material des Ug-99-Pilzes und verhindern damit, dass sie Pilzsporen aus Afrika einschleppen. Für Studien am "lebenden Objekt" haben sie mit Kollegen aus Südafrika zusammengearbeitet und suchen nun einen Kooperationspartner in Ostafrika, dem natürlichen Verbreitungsgebiet der Rasse Ug-99. Den "normalen" Schwarzrost erforschen sie in ihren münsterschen Labors: Die Arbeitsgruppe ist die einzige weltweit, der es gelingt, den Pilz in einer Nährkultur ohne die Wirtspflanze Weizen zu vermehren.

Zwar würde sich Ug-99 bei uns aufgrund der relativ kühlen klimatischen Bedingungen nicht dauerhaft ansiedeln, selbst falls zum Beispiel Urlauber Sporen des Pilzes einschleppen sollten. Für wärmere Regionen der Erde wie die USA oder Süd- und Südostasien stellt diese Variante des Rostpilzes jedoch eine ernstzunehmende Bedrohung dar. "Die weitere Ausbreitung von Ug-99 ist nur eine Frage der Zeit", erklärt Prof. Moerschbacher.

Das Problem dabei liegt darin, dass in großen Teilen der Welt Getreidesorten mit dem Resistenzgen Sr31 angebaut werden, das von Ug-99 überwunden wird. Und eine ausreichende Menge an Saatgut anderer Zuchtlinien lässt sich nicht einfach produzieren. "Es gibt zwar resistente Weizensorten", so Prof. Moerschbacher. "Allerdings sind die weniger ertragreich und nicht an alle klimatischen Bedingungen angepasst." Zuchtprogramme, die neue resistente und ertragreiche Weizenpflanzen hervorbringen sollen, sind angelaufen - bis brauchbare Sorten entstehen, werden allerdings Jahre vergehen. Bis dahin kann nur versucht werden, die Ausbreitung von Ug-99 durch Vorsichtsmaßnahmen wie eine flächendeckende Überwachung und den gezielten Einsatz von Fungiziden einzudämmen.

Vor Ug-99 relativ sicher fühlten sich bisher die Australier, verrät Jennifer Moldenhauer. "Die bauen eine für das australische Klima geeignete Weizenzuchtlinie mit anderen Resistenzmechanismen an - sie finden, der Teig klebt dann weniger beim Backen." Allerdings wurde gerade eine neue Variante von Ug-99 gefunden, die auch diese Resistenz überwunden hat.

| Uni Münster
Weitere Informationen:
http://www.uni-muenster.de/Biologie.IBBP/

Weitere Berichte zu: Genom Resistenzgen Rostpilz Weizen Weizenpflanzen

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Agrar- Forstwissenschaften:

nachricht Elefanten-Herpes: Super-Verbreiter gefährden Jungtiere
04.05.2017 | Universität Zürich

nachricht Wurmmittel für Weidetiere können die Keimung von Pflanzensamen beeinflussen
27.04.2017 | Universität Trier

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Agrar- Forstwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

Staphylococcus aureus ist aufgrund häufiger Resistenzen gegenüber vielen Antibiotika ein gefürchteter Erreger (MRSA) insbesondere bei Krankenhaus-Infektionen. Forscher des Paul-Ehrlich-Instituts haben immunologische Prozesse identifiziert, die eine erfolgreiche körpereigene, gegen den Erreger gerichtete Abwehr verhindern. Die Forscher konnten zeigen, dass sich durch Übertragung von Protein oder Boten-RNA (mRNA, messenger RNA) des Erregers auf Immunzellen die Immunantwort in Richtung einer aktiven Erregerabwehr verschieben lässt. Dies könnte für die Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs bedeutsam sein. Darüber berichtet PLOS Pathogens in seiner Online-Ausgabe vom 25.05.2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) ist ein Bakterium, das bei weit über der Hälfte der Erwachsenen Haut und Schleimhäute besiedelt und dabei normalerweise keine...

Im Focus: Can the immune system be boosted against Staphylococcus aureus by delivery of messenger RNA?

Staphylococcus aureus is a feared pathogen (MRSA, multi-resistant S. aureus) due to frequent resistances against many antibiotics, especially in hospital infections. Researchers at the Paul-Ehrlich-Institut have identified immunological processes that prevent a successful immune response directed against the pathogenic agent. The delivery of bacterial proteins with RNA adjuvant or messenger RNA (mRNA) into immune cells allows the re-direction of the immune response towards an active defense against S. aureus. This could be of significant importance for the development of an effective vaccine. PLOS Pathogens has published these research results online on 25 May 2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) is a bacterium that colonizes by far more than half of the skin and the mucosa of adults, usually without causing infections....

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

DFG fördert 15 neue Sonderforschungsbereiche (SFB)

26.05.2017 | Förderungen Preise

Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

26.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Unglaublich formbar: Lesen lernen krempelt Gehirn selbst bei Erwachsenen tiefgreifend um

26.05.2017 | Gesellschaftswissenschaften