Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neuer Forschungsansatz gegen resistente Schädlinge

11.01.2011
Forscher untersuchen, wie der Wechsel der Wirtsart das Genom des Schädlings verändert. Sie erhoffen sich davon auch Fortschritte im Kampf gegen die Kraut- und Knollenfäule.

Von 1845 bis 1849 führte in Irland die Große Hungersnot zum Tod von einer Million Menschen und ähnlich vielen Auswanderungen. Neben den sozialen Verhältnissen waren an der Katastrophe vor allem mehrere massive Kartoffelernteausfälle schuld, verursacht durch Phytophthora infestans, den Erreger der Kraut- und Knollenfäule.

Anderthalb Jahrhunderte später ist zwar das Genom des Schädlings sequenziert, doch noch immer vernichtet der Pilz regelmäßig in Kartoffeläckern mehr als ein Fünftel der Ernte. Bei Freilandtomaten verursacht Phytophthora infestans auch heute noch totale Ernteausfälle.

Meist bekämpfen Landwirte den Schädling mit einer Mischung aus Fungiziden mit unterschiedlichen Wirkmechanismen, die mehrmals in der Saison ausgebracht werden müssen. Gegen mehrere Wirkstoffgruppen, darunter Phenylamide und Carbamate, ist der Pilz bereits resistent. Seine Fähigkeit, schnell Resistenzen auszubilden, ist es auch, die bislang verhindert hat, dass Züchter eine dauerhaft gegen den Schädling widerstandsfähige Sorte entwickeln.

Jeden spezifischen Abwehrmechanismus, den Pflanzenforscher bislang der Kartoffel mitgegeben haben, hat der Pilz nach wenigen Jahren umgangen. Gegenwärtig setzen Züchter deshalb auf Sorten, die gegen Phytophthora teilresistent sind. Das bedeutet zwar auch teilweise Verluste der Ernte, reduziert durch die unspezifischen Wirkmechanismen aber das Tempo, mit dem der Pilz die Resistenz unterwandert.

Große Hoffnungen ruhen deshalb auf einem Forschungsansatz, den britische Wissenschaftler um Sophien Kamoun unlängst in Science vorgestellt haben: Sie untersuchten, wie sich das Genom von Phytophthora gewandelt hat, wenn sich durch den Wechsel der Wirtsart eine neue, eng verwandte Pilzart gebildet hat (neben P. infestans: P. ipomoeae, P. mirabilis, P. phaseoli); denn wann immer ein Schädling einen neuen Wirt befällt, spezialisiert die Evolution seine Angriffsmethoden.

Besonders viele Mutationen fanden die Forscher in Gen-armen Genomregionen, die sich durch häufige Wiederholungen kurzer Sequenzen auszeichnen. Solche Bereiche sind für ihre hohe genetische Variabilität bekannt. Wie sich herausstellte, sind die Gene in diesen Regionen größtenteils dann aktiv, wenn sich der Pilz auf einem pflanzlichen Wirt befindet – ein Hinweis darauf, dass diese Gene an der Wechselwirkung zwischen Wirt und Schädling beteiligt sind.

Das fanden die Wissenschaftler auch aufs gesamte Genom betrachtet bestätigt: Insgesamt wiesen 14,2 Prozent aller Gene Spuren einer Selektion auf. Bei den sogenannten 796 Effektorgenen aber, jenen Genen, die für die Infektion des Wirts verantwortlich sind, zeugten 300 und somit 37,7 Prozent von gerichteter Selektion. Überraschend viele Veränderungen entdeckten die Forscher zudem an Genen, die epigenetische Prozesse beeinflussen, speziell an Genen für Histon-Methyltransferasen. Diese Enzyme regulieren die Genexpression und könnten bei P. infestans das Aktivitätsmuster in den besagten Gen-armen Regionen steuern.

Die Studie belegt, dass sich das Genom eines Schädlings auf einen neuen Wirt einstellt – oder umgekehrt betrachtet, dass der Wechsel des Wirts die treibende Kraft der Evolution bei den untersuchten Phytophthora-Arten war. Die Bedeutung dieses Belegs geht jedoch weit über die Grundlagenforschung hinaus: Die Forscher haben mit ihrer Arbeit gezeigt, welche Effektorgene evolutionär besonders stabil sind, also wenig dazu neigen, sich veränderten Bedingungen anzupassen, wie sie bei neu gezüchteten Kartoffel- oder Tomatensorten vorliegen. Das macht diese Gene zu besonders viel versprechenden Zielen für die Resistenzzüchtung.

Überhaupt ist die Wechselwirkung zwischen Pflanzen und deren Schädlingen ein wichtiges Forschungsfeld geworden. Wenn Pflanzenforscher verstehen, welche Proteine des Schädlings welche Ziele in der Pflanze angreifen, oder wo umgekehrt Proteine der Pflanze Angriffsmechanismen des Schädlings blockieren, lassen sich die entsprechenden Gene gezielt aktivieren oder hemmen.

Genau diesen Ansatz verfolgt beispielsweise das GABI-Projekt PHENOME. Es untersucht, welche Gene in Gerste und Mehltau aktiv sind, wenn der Pilz die Pflanze befällt. Erhöht das An- oder Abschalten eines solchen Pflanzengens deren Resistenz, ließe sich die entsprechende Eigenschaft konventionell in Hochleistungssorten einkreuzen oder mittels Gentransformation übertragen. Gehört das relevante Gen zum Pilz, kann das Grundlage für ein Fungizid sein – oder, so der Ansatz bei GABI-PHENOME, die Gerste könnte so verändert werden, dass sie ein RNA-Molekül produziert, dass mittels Interferenz die Angreifermechanismen blockiert.

Quelle:
Genome Evolution Following Host Jumps in the Irish Potato Famine Pathogen Lineage. Sylvain Raffaele, et al. Science 330, 1540 (2010); DOI: 10.1126/science.1193070 (abstract).

| Pflanzenforschung.de
Weitere Informationen:
http://www.pflanzenforschung.de/journal/aktuelles/neuer-forschungsansatz-gegen-resistente-schaedlinge

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Agrar- Forstwissenschaften:

nachricht „Antilopen-Parfüm“ hält Fliegen von Kühen fern
20.10.2017 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

nachricht Agritechnica: Silber für neue Technologie zur Blütenausdünnung im Obstbau
16.10.2017 | Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (BLE)

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: Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung

Seit dreißig Jahren gibt eine bestimmte Uranverbindung der Forschung Rätsel auf. Obwohl die Kristallstruktur einfach ist, versteht niemand, was beim Abkühlen unter eine bestimmte Temperatur genau passiert. Offenbar entsteht eine so genannte „versteckte Ordnung“, deren Natur völlig unklar ist. Nun haben Physiker erstmals diese versteckte Ordnung näher charakterisiert und auf mikroskopischer Skala untersucht. Dazu nutzten sie den Hochfeldmagneten am HZB, der Neutronenexperimente unter extrem hohen magnetischen Feldern ermöglicht.

Kristalle aus den Elementen Uran, Ruthenium, Rhodium und Silizium haben eine geometrisch einfache Struktur und sollten keine Geheimnisse mehr bergen. Doch das...

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Das Immunsystem in Extremsituationen

19.10.2017 | Veranstaltungen

Die jungen forschungsstarken Unis Europas tagen in Ulm - YERUN Tagung in Ulm

19.10.2017 | Veranstaltungen

Bauphysiktagung der TU Kaiserslautern befasst sich mit energieeffizienten Gebäuden

19.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Forscher untersuchen Pflanzenkohle als Basis für umweltfreundlichen Langzeitdünger

20.10.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

„Antilopen-Parfüm“ hält Fliegen von Kühen fern

20.10.2017 | Agrar- Forstwissenschaften

Aus der Moosfabrik

20.10.2017 | Biowissenschaften Chemie