Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Resistenzen von wilden Verwandten nutzbar machen

27.11.2012
Forschern ist es gelungen, kultivierte Tomaten widerstandsfähiger gehen Schädlinge zu machen. Dafür kreuzten sie diese mit Wildtomaten, die einen für Fressfeinde giftigen Abwehrstoff produzieren. Die Forscher identifizierten den Syntheseweg dieses Stoffs, der den Pflanzen bei der Abwehr der Feinde hilft und führten die relevanten Gene in den kultivierten Tomatenpflanzen ein.

Die Pflanzenzüchtung hat bereits viel dazu beigetragen, die Qualität von Tomaten (Solanum lycopersicum) zu verbessern (z.B. das Aroma der Früchte) und deren Ernteerträge zu steigern. Ein weiteres Zuchtziel ist es, die Tomaten widerstandsfähiger zu machen. Dazu werden oft wünschenswerte Eigenschaften von wilden Verwandten eingekreuzt.

Wildtomaten sind zwar nicht so ertragreich wie die Kulturtomaten, dafür verfügen sie jedoch über eine große genetische Diversität, durch die sie besser auf schädigende Umwelteinflüsse reagieren können. Darunter auch Gene für die Abwehr von Schädlingen. Bei der Kultivierung der Tomate gingen vermutlich viele dieser ursprünglichen Wildtomaten-Gene verloren.

Verbesserung der Widerstandsfähigkeit gegenüber Schädlingen

Zu den bedeutendsten Schädlingen der kultivierten Tomaten zählen Weiße Fliegen, Spinnmilben und Blattläuse. Diese Fressfeinde durchlöchern nicht nur die Blätter und Früchte der Pflanze, sondern übertragen auch Pflanzenviren. Die Schädlinge können also große wirtschaftliche Schäden anrichten.

Wie halten sich die Wildpflanzen Schädlinge von Leibe?
Um kultivierte Tomaten resistenter gegenüber Schädlingen zu machen, statteten Forscher Tomaten der Kultursorte „Moneymaker“ mit einem natürlichen Abwehrmechanismus der Wildtomatensorte Solanum habrochaites aus.

Die Wildtomate Solanum habrochaites produziert einen für Insekten giftigen Stoff (7-Epizingiberen). 7-Epizingiberen wird chemisch den Terpenen (genauer: den Sesquiterpenen) zugeschrieben. Terpene bilden die größte Gruppe der sogenannten sekundären Pflanzenstoffe. Sie sind für die Pflanze nicht lebensnotwenig, aber sie übernehmen wichtige Funktionen, z.B. bei der Abwehr von schädlichen Insekten. Der toxische Stoff wird in den Drüsenhaaren (Trichome), die sich auf den Blättern und Stängeln der Tomatenpflanzen befinden, produziert und gespeichert. Kultivierte Tomaten können 7-Epizingiberen jedoch nicht bilden.

Nachkommen sind widerstandsfähiger
Kreuzten die Wissenschaftler „Moneymaker“ Tomaten mit Wildtomaten, produzierte deren Nachkommen (F2-Generation) den für die Insektenabwehr wichtigen Stoff 7-Epizingiberen.

Die Forscher testeten daraufhin, ob die so entstandenen Pflanzen sich gegen Schädlinge besser zur Wehr setzen können. Sie setzten dazu Tabakmottenschildläuse (oder Tabak-Weiße Fliegen, Bemisia tabaci) auf den Pflanzen aus und stellten fest, dass bereits bei geringeren 7-Epizingiberen-Konzentrationen als in der Wildtomate, nach fünf Tagen bis zu 70 Prozent der Schädlinge gestorben waren. Diese Ergebnisse zeigen, dass auch geringere Konzentrationen an 7-Epizingiberen die Pflanzen gegen ihre Feinde widerstandsfähiger machten. Auch die Anzahl der abgelegten Eier reduzierte sich um bis zu 74 Prozent.

Wie wird 7-Epizingiberen produziert?

Da 7-Epizingiberen nur in den Wildtomaten gebildet wurde und nicht in den kultivierten, interessierte die Forscher, wo und wie der Stoff genau gebildet wird. Die Forscher identifizierten den Biosyntheseweg – d.h. den Aufbauprozess dieses komplexen Stoffes – und stellten fest, dass 7-Epizingiberen in den Plastiden der Drüsenhaare produziert wird.

Die Analyse des Biosynthesewegs zeigte, dass eine ganz neue Enzymklasse am Aufbau von 7-Epizingiberen beteiligt ist. Darunter ein Enzym (Synthase), das die Bildung von 7-Epizingiberen beschleunigt. Die Nachkommen im Experiment erbten also von den Wildtomaten die Gene, die diese spezielle Synthase bilden und konnten daraufhin 7-Epizingiberen produzieren. Das Gen war demnach im Erbgut der kultivierten Tomaten nicht mehr enthalten, wodurch die Tomaten diese Abwehrstoffe nicht mehr bilden konnten.

Pflanzen schützen sich selbst

Weiß man wie und wo Abwehrstoffe in Wildtomaten gebildet werden, ließen sich diese Abwehrmechanismen gezielt in kultivierten Tomatensorten einführen. Das genetische Potential der Wildtomate könnte demnach helfen, ertragreiche und widerstandsfähigere Kultursorten zu züchten, die sich mit geringerem Insektizideinsatz kultivieren ließen.
Quelle:
Bleeker, P. M. et al. (2012): Improved herbivore resistance in cultivated tomato with the sesquiterpene biosynthetic pathway from a wild relative. In: PNAS, 19. November 2012, doi: 10.1073/pnas.1208756109.

Bleeker, P. M. et al | Pflanzenforschung.de
Weitere Informationen:
http://www.pflanzenforschung.de/journal/aktuelles/resistenzen-von-wilden-verwandten-nutzbar-machen?piwik_campaign=newsletter

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Agrar- Forstwissenschaften:

nachricht Bessere Ernte für Kleinbauern dank klonaler Vermehrung von Nutzpflanzen
29.01.2016 | Universität Zürich

nachricht Alternative Eiweißquellen in die Fütterung von Nutztieren integrieren
21.01.2016 | Georg-August-Universität Göttingen

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: Gravitationswellen 100 Jahre nach Einsteins Vorhersage entdeckt

LIGO öffnet mit der Beobachtung kollidierender schwarzer Löcher ein neues Fenster zum Universum / Entscheidende Beiträge von Forschern der Max-Planck-Gesellschaft und der Leibniz Universität Hannover

Zum ersten Mal haben Wissenschaftler Kräuselungen der Raumzeit, sogenannte Gravitationswellen, beobachtet, die – ausgelöst von einem Großereignis im fernen...

Im Focus: Messkampagne POLSTRACC: Starker Ozonabbau über der Arktis möglich

Die arktische Stratosphäre war in diesem Winter bisher außergewöhnlich kalt, damit sind alle Voraussetzungen für das Auftreten eines starken Ozonabbaus in den nächsten Wochen gegeben. Diesen Schluss legen erste Ergebnisse der vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) koordinierten Messkampagne POLSTRACC nahe, die seit Ende 2015 in der Arktis läuft. Eine wesentliche Rolle spielen dabei vertikal ausgedehnte polare Stratosphärenwolken, die zuletzt weite Bereiche der Arktis bedeckten: An ihrer Oberfläche finden chemische Reaktionen statt, welche den Ozonabbau beschleunigen. Diese Wolken haben die Klimaforscher nun ungewöhnlicherweise bis in den untersten Bereich der Stratosphäre beobachtet.

„Weite Bereiche der Arktis waren über einen Zeitraum von mehreren Wochen von polaren Stratosphärenwolken zwischen etwa 14 und 26 Kilometern Höhe bedeckt –...

Im Focus: AIDS-Impfstoffproduktion in Algen

Pflanzen und Mikroorganismen werden vielfältig zur Medikamentenproduktion genutzt. Die Produktion solcher Biopharmazeutika in Pflanzen nennt man auch „Molecular Pharming“. Sie ist ein stetig wachsendes Feld der Pflanzenbiotechnologie. Hauptorganismen sind vor allem Hefe und Nutzpflanzen, wie Mais und Kartoffel – Pflanzen mit einem hohen Pflege- und Platzbedarf. Forscher um Prof. Ralph Bock am Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie in Potsdam wollen mit Hilfe von Algen ein ressourcenschonenderes System für die Herstellung von Medikamenten und Impfstoffen verfügbar machen. Die Praxistauglichkeit untersuchten sie an einem potentiellen AIDS-Impfstoff.

Die Produktion von Arzneimitteln in Pflanzen und Mikroorganismen ist nicht neu. Bereits 1982 gelang es, durch den Einsatz gentechnischer Methoden, Bakterien so...

Im Focus: Einzeller mit Durchblick: Wie Bakterien „sehen“

Ein 300 Jahre altes Rätsel der Biologie ist geknackt. Wie eine internationale Forschergruppe aus Deutschland, Großbritannien und Portugal herausgefunden hat, nutzen Cyanobakterien – weltweit vorkommende mikroskopisch kleine Einzeller – das Funktionsprinzip des Linsenauges, um Licht wahrzunehmen und sich darauf zuzubewegen. Der Schlüssel zu des Rätsels Lösung war eine Idee aus Karlsruhe: Jan Gerrit Korvink, Professor am KIT und Leiter des Instituts für Mikrostrukturtechnik (IMT) am KIT, nutzte Siliziumplatten und UV-Licht, um den Brechungsindex der Einzeller zu messen.

 

Im Focus: Production of an AIDS vaccine in algae

Today, plants and microorganisms are heavily used for the production of medicinal products. The production of biopharmaceuticals in plants, also referred to as “Molecular Pharming”, represents a continuously growing field of plant biotechnology. Preferred host organisms include yeast and crop plants, such as maize and potato – plants with high demands. With the help of a special algal strain, the research team of Prof. Ralph Bock at the Max Planck Institute of Molecular Plant Physiology in Potsdam strives to develop a more efficient and resource-saving system for the production of medicines and vaccines. They tested its practicality by synthesizing a component of a potential AIDS vaccine.

The use of plants and microorganisms to produce pharmaceuticals is nothing new. In 1982, bacteria were genetically modified to produce human insulin, a drug...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

SUMA-Kongress 2016 – Die offene Web-Gesellschaft 4.0

12.02.2016 | Veranstaltungen

Career Center deutscher Hochschulen tagen an der Europa-Universität Viadrina

12.02.2016 | Veranstaltungen

Frauen in der digitalen Arbeitswelt: Gestaltung für die IT-Branche und das Ingenieurswesen

11.02.2016 | Veranstaltungen

 
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Ultraschnelle Kontrolle von Spinströmen durch Laserlicht

12.02.2016 | Physik Astronomie

SCHOTT stellt auf der Photonics West zukunftsweisende Lösungen für die Optik vor

12.02.2016 | Messenachrichten

Große Sauerstoffquellen im Erdinneren

12.02.2016 | Geowissenschaften