Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Fruchtbar oder resistent gegen Mehltau?

12.11.2010
Mehltau befällt Nutz- und Zierpflanzen und verursacht zusammen mit anderen Krankheitserregern bei Nahrungspflanzen riesige Ernteverluste.

Trotz jahrzehntelanger Forschung ist bislang wenig darüber bekannt, welche molekularen Komponenten es diesem Pilz ermöglichen, in die Epidermiszellen der Wirtspflanzen einzudringen und welche Mechanismen Pflanzen anfällig für Mehltau-Infektionen machen. Jetzt hat ein europäisches Forschungsteam unter der Leitung von Ueli Grossniklaus, Pflanzengenetiker an der Universität Zürich, in «Science» Erkenntnisse publiziert, die ein völlig neues Licht auf die Mehltau-Anfälligkeit bei Pflanzen wirft.

Ueli Grossniklaus, Professor für Pflanzengenetik an der Universität Zürich, befasst sich mit den molekularen Mechanismen der Reproduktion bei Pflanzen. Vor einigen Jahren identifizierte er und sein Team zwei Gene namens Nortia und Feronia, die eine zentrale Rolle bei der Kommunikation zwischen weiblichen und männlichen Zellen beim Befruchtungsprozess spielen. Bei Untersuchungen des so genannten Nortia-Gens machten die Forscher eine weitreichende Entdeckung: Die molekulare Struktur von Nortia ist derjenigen des Mlo-Gens der Gerste sehr ähnlich. Bei der Gerste ist Mlo für die Anfälligkeit für Mehltauinfektionen verantwortlich und Mlo-Mutanten sind gegen eine Vielzahl von Mehltau-Stämmen resistent. In der Züchtung von Saatgerste wird dieser einzig bekannte dauerhafte Resistenzmechanismus denn auch intensiv genutzt: Pflanzeneigene Resistenzen tragen dazu bei, Ernteausfälle zu verhindern und den Pestizideinsatz zu verringern. Gerstenpflanzen sind resistent gegen Mehltau, wenn ihnen das Mlo-Gen fehlt. Über molekulare Komponenten, die es dem Mehltau-Pilz ermöglichen in die Blattepidermiszellen einzudringen, war bislang nur wenig bekannt gewesen.

Ähnliche Kommunikationsmoleküle bei Befruchtungsprozess und Pilzbefall
Nortia und Feronia regulieren bei Blütenpflanzen das Spitzenwachstum des Pollenschlauchs bei der Penetration des weiblichen Geschlechtsapparats. Analog wie Pollenschläuche durchdringen auch Pilzhyphen pflanzliches Gewebe durch Spitzenwachstum. Bis in die Mitte des 19. Jahrhunderts wurden Pollenschläuche denn auch als pilzähnliche Krankheitserreger aufgefasst, bevor ihre wahre Rolle für den Befruchtungsprozess erkannt wurde. Die Forscher untersuchten deshalb, ob zwischen dem Spitzenwachstum von Pollenschläuchen und dem von Pilzhyphen ein Zusammenhang besteht.

«Das Nortia-Gen wird nur im Geschlechtsapparat der Pflanze exprimiert. Es kann somit nicht für die Anfälligkeit auf Mehltau verantwortlich sein», erläutert Grossniklaus die nächste Hürde in seiner grundlegenden Forschungsarbeit. Deshalb untersuchten die Forscher Feronia, die zweite Mutante, die für die Pollenschlaucherkennung wichtig ist. Im Gegensatz zu Nortia ist Feronia in allen Pflanzenteilen aktiv, also auch in der Blattepidermis. In Zusammenarbeit mit der Forschungsgruppe von Ralph Panstruga vom Max Planck Institut für Züchtungsforschung in Köln konnten die Forscher nachweisen, dass Arabidopsis thaliana-Pflanzen mit dem Wildform Feronia-Gen anfällig auf Mehltau sind. Pflanzen mit inaktiviertem Feronia-Gen dagegen sind resistent gegen Mehltau. Doch diese Resistenz ist für die Pflanze mit einem hohen Preis verbunden: Die Pflanze ist unfruchtbar. Beide Erkennungsprozesse – Steuerung des Spitzenwachstums von Pollenschläuchen und von Pilzhyphen – scheinen also auf molekularer Ebene die gleichen oder wenigstens sehr ähnliche Moleküle zu nutzen. Dazu Grossniklaus: «Das erklärt, weshalb Pflanzen im Lauf der Evolution das Gen für die Mehltauanfälligkeit nicht loswerden konnten.»

Die neuen Resultate werden von Mehltau-Forschern weltweit mit grossem Interesse aufgenommen, da die Signalwege bei der Mehltau-Infektion immer noch schlecht verstanden werden. Angesichts der stetig wachsenden Weltbevölkerung wäre es wichtig, neben Gerste weitere, dauerhaft gegen Mehltau resistente Nahrungspflanzen züchten zu können. Die enge Koppelung von Mehltau-Anfälligkeit und Fruchtbarkeit zeigt aber, wie schwierig dieser Weg sein wird.

Literatur:
Sharon A. Kessler, Hiroko Shimosato-Asano, Nana Friderike Keinath, Samuel Elias Wuest, Gwyneth Ingram, Ralph Panstruga and Ueli Grossniklaus, Conserved molecular components for pollen tube reception and fungal invasion, in: Science, 12. November 2010, Vol. 330. no. 6006, pp. 968 – 971, 
DOI: 10.1126/science.1195211
Kontakt:
Prof. Ueli Grossniklaus, Institut für Pflanzenbiologie, Universität Zürich
Tel. +41 44 634 82 40,
E-Mail:π grossnik@botinst.uzh.ch

Beat Müller | idw
Weitere Informationen:
http://www.uzh.ch/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Agrar- Forstwissenschaften:

nachricht Arten verschwinden, Pflanzenfraß bleibt
07.02.2017 | Georg-August-Universität Göttingen

nachricht DFG-Projekt: Biodiversität, Interaktion und Stickstoffkreislauf in Grünlandböden
31.01.2017 | Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V.

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: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Aufbruch: Forschungsmethoden in einer personalisierten Medizin

24.02.2017 | Veranstaltungen

Österreich erzeugt erstmals Erdgas aus Sonnen- und Windenergie

24.02.2017 | Veranstaltungen

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer HHI auf dem Mobile World Congress mit VR- und 5G-Technologien

24.02.2017 | Messenachrichten

MWC 2017: 5G-Hauptstadt Berlin

24.02.2017 | Messenachrichten

Auf der molekularen Streckbank

24.02.2017 | Biowissenschaften Chemie