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 Landschaftspflege statt Monokultur
19.05.2015 | Karlsruher Institut für Technologie

nachricht Ökolandbau: Zukunftsstrategie will Wachstum ankurbeln
19.05.2015 | Johann Heinrich von Thünen-Institut, Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei

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: Wie Solarzellen helfen, Knochenbrüche zu finden

FAU-Forscher verwenden neues Material für Röntgendetektoren

Nicht um Sonnenlicht geht es ihnen, sondern um Röntgenstrahlen: Wissenschaftler der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) haben zusammen mit...

Im Focus: Festkörper-Photonik ermöglicht extrem kurzwellige UV-Strahlung

Mit ultrakurzen Laserpulsen haben Wissenschaftler aus dem Labor für Attosekundenphysik in dünnen dielektrischen Schichten EUV-Strahlung erzeugt und die zugrunde liegenden Mechanismen untersucht.

Das Jahr 1961, die Erfindung des Lasers lag erst kurz zurück, markierte den Beginn der nichtlinearen Optik und Photonik. Denn erstmals war es Wissenschaftlern...

Im Focus: Solid-state photonics goes extreme ultraviolet

Using ultrashort laser pulses, scientists in Max Planck Institute of Quantum Optics have demonstrated the emission of extreme ultraviolet radiation from thin dielectric films and have investigated the underlying mechanisms.

In 1961, only shortly after the invention of the first laser, scientists exposed silicon dioxide crystals (also known as quartz) to an intense ruby laser to...

Im Focus: Szenario 2050: Ein Wurmloch in Big Apple

Andy ist Physiker und wohnt in New York. Obwohl er schon seit fünf Jahren im Big Apple arbeitet, ist ihm die Stadt immer noch fremd – zu laut, zu hektisch, zu schmutzig. Wie soll das in Zukunft weitergehen? Die Antwort erfährt er prompt – und am eigenen Leib.

„New York – die Stadt, die niemals schläft.“ Lieber Franky Boy Sinatra, ich bin ganz bei Dir. Schon 1977 hattest du mit deinem Song ganz recht. Einen wichtigen...

Im Focus: Auf der Suche nach Leben in ausserirdischen Ozeanen

Grosse Ehre für Nicolas Thomas von der Universität Bern: Der Forscher wurde zum Mitglied des Kamerateams der NASA-Mission «Europa Clipper» ernannt. Mit ihrer Hilfe soll die Frage beantwortet werden, ob es in den Ozeanen des Jupiter-Mondes «Europa» Leben gibt.

Gibt es Leben im All? Antworten auf diese Frage erhofft sich die US-Weltraumbehörde NASA von der Mission «Europa Clipper». Das Ziel der in der Planungsphase...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

13. Koblenzer eLearning Tage

28.05.2015 | Veranstaltungen

Tour Eucor 2015: mehr als 700 Kilometer durch drei Länder

28.05.2015 | Veranstaltungen

Deutsches Klima-Konsortium zu den Perspektiven für die Klimaforschung bis 2025

28.05.2015 | Veranstaltungen

 
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Siemens erstmals erfolgreich mit H-Klasse-Gasturbinen in Mexiko

28.05.2015 | Unternehmensmeldung

Daimler hat die größte CAD-Software Umstellung der letzten Jahrzehnte erfolgreich abgeschlossen

28.05.2015 | Unternehmensmeldung

Zwei Hormone für den Pollen

28.05.2015 | Biowissenschaften Chemie