Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wenn Weinreben an Krebs leiden

04.03.2013
Krebserregende Bakterien befallen auch Weinreben und andere Pflanzen. Sie verändern das Erbgut ihrer Wirte in einer Weise, die komplexer ist als bislang gedacht. Das berichtet eine Würzburger Forschungsgruppe im Journal PLoS Genetics.

Bei Weinreben ist es die Maukekrankheit, bei Zuckerrüben der Wurzelkropf: Krebsartige Wucherungen an Pflanzen werden häufig durch das Bodenbakterium Agrobacterium tumefaciens verursacht.


Tumor an einem Rebstock (unten links), der dadurch kümmerlicher wächst als die Nachbarrebstöcke (oben links). Auf der rechten Seite ist ein Tumor zu sehen, der unter Laborbedingungen an der Modellpflanze Arabidopsis thaliana erzeugt wurde. Die Tumore und ihre Position an den Pflanzen sind rot eingerahmt.
Grafik: Rosalia Deeken

Im Wein- und Obstbau ist das ein Problem: Die erkrankten Pflanzen wachsen nicht mehr richtig, was zu erheblichen Ertragseinbußen führen kann. Im schlimmsten Fall sterben die Pflanzen sogar ab.

Meist dringen die Tumorbakterien an der Wurzel oder in Bodennähe am Stängel in die Pflanzen ein. Dann bringen sie deren Zellen dazu, sich unkontrolliert zu teilen – so entstehen Wucherungen, die den Bakterien einen geschützten Lebensraum bieten. Die Erreger zwingen die Pflanzenzellen sogar dazu, spezielle Nährstoffe für sie zu produzieren.

Wie genau manipulieren die Schadbakterien die Pflanzen auf der Ebene der Gene? Welche molekularen Mechanismen verändern die Ausprägung der infizierten Zellen? Das untersucht Dr. Rosalia Deeken mit ihrer Arbeitsgruppe, allen voran mit dem Doktoranden Jochen Gohlke, am Lehrstuhl für Molekulare Pflanzenphysiologie und Biophysik der Universität Würzburg.

Komplexe Veränderungen an der Pflanzen-DNA

„Verblüffend ist vor allem, auf welch komplexe Weise die Bakterien die Pflanzenzellen umsteuern“, sagt Deeken. Die Erreger schleusen zum einen ihr Erbgut in die DNA der Wirtspflanze ein – das ist seit Langem bekannt. Die Würzburger Forschungsgruppe hat jetzt herausgefunden, dass die Bakterien noch für weitere Veränderungen an der DNA der Pflanzenzellen sorgen.

Verändert sind genau die Bereiche der Pflanzen-DNA, die für die Zellteilung essenziell sind. Das dürfte das unkontrollierte Wachstum des Pflanzentumors fördern und die Lebensbedingungen für die Bakterien verbessern. Die Modifikationen betreffen das Methylierungsmuster – das ist die Art und Weise, wie die DNA mit kleinen Kohlenwasserstoff-Elementen (Methylgruppen) bestückt ist. Methylierung kommt bei allen Organismen vor, das Muster ist aber variabel. Sie dient unter anderem dazu, bestimmte DNA-Abschnitte an- oder abzuschalten.

Methylierung begrenzt das Tumorwachstum

Deeken und ihr Team sind dieser Sache weiter auf den Grund gegangen – mit Mutanten der molekulargenetischen Modellpflanze Arabidopsis: „Das Erbgut der Mutanten ist nicht so stark methyliert wie im Normalfall“, erklärt die Wissenschaftlerin. „Als wir sie mit Agrobakterien infizierten, wuchsen die Tumore bei den Mutanten viel stärker als bei normalen Vergleichspflanzen.“

Darum das Fazit der Forscher: „Die Methylierung ist bei Pflanzen offenbar ein Mechanismus, der das Wachstum von Tumoren nicht verhindern, aber begrenzen kann.“ Dieses Ergebnis ihrer Arbeit haben die Würzburger Biologen Anfang Februar im Journal „PLoS Genetics“ veröffentlicht.

Entstanden ist die Publikation in Zusammenarbeit mit Claus-Jürgen Scholz vom Würzburger Interdisziplinären Zentrum für Klinische Forschung. Das hat seinen Grund: Die Methylierung und andere sogenannte epigenetische Veränderungen sind auch beim Menschen an der Entstehung von Tumoren beteiligt. Sie werden darum im Hinblick auf die Diagnose und Therapie verschiedener Krebsarten erforscht.

Nächste Schritte der Forschungsarbeit

Welcher molekulare Mechanismus der Methylierung läuft in den Pflanzentumoren ab? Und warum schafft es die Pflanze in diesem speziellen Fall nicht, das von den Tumorbakterien eingeschleuste Erbgut mittels Methylierung zu inaktivieren? Das sind die Fragen, mit denen sich Rosalia Deekens Team derzeit befasst.

Schnelltest für den Weinbau geplant

Deeken will außerdem zusammen mit der Würzburger Mikrobiologie-Professorin Ute Hentschel-Humeida einen Schnelltest zur Diagnose der Maukekrankheit bei Weinreben entwickeln. Grund: Mit bloßem Auge ist diese Tumorkrankheit bislang nicht von harmlosen Gewebewucherungen zu unterscheiden, wie sie oft nach Verletzungen oder an der Veredelungsstelle der Reben auftreten. Der Schnelltest soll es Winzern ermöglichen, befallene Reben rechtzeitig zu entfernen – eine andere Bekämpfung der Krankheit ist bisher nicht möglich.

Gohlke J, Scholz CJ, Kneitz S, Weber D, Fuchs J, Hedrich R, Deeken R: “DNA methylation mediated control of gene expression is critical for development of crown gall tumors”, PLoS Genet. 2013 Feb;9(2):e1003267. doi: 10.1371/journal.pgen.1003267

Kontakt

Dr. Rosalia Deeken, Julius-von-Sachs-Institut für Biowissenschaften der Universität Würzburg, T (0931) 31-89203, deeken@botanik.uni-wuerzburg.de

Robert Emmerich | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-wuerzburg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Agrar- Forstwissenschaften:

nachricht Software-App für optimale Düngergabe
09.11.2017 | Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V.

nachricht Win-Win-Situation Arznei- und Gewürzpflanzen + Bestäuber-Insekten
06.11.2017 | Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe 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: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Im Focus: Pflanzenvielfalt von Wäldern aus der Luft abbilden

Produktivität und Stabilität von Waldökosystemen hängen stark von der funktionalen Vielfalt der Pflanzengemeinschaften ab. UZH-Forschenden gelang es, die Pflanzenvielfalt von Wäldern durch Fernerkundung mit Flugzeugen in verschiedenen Massstäben zu messen und zu kartieren – von einzelnen Bäumen bis hin zu ganzen Artengemeinschaften. Die neue Methode ebnet den Weg, um zukünftig die globale Pflanzendiversität aus der Luft und aus dem All zu überwachen.

Ökologische Studien zeigen, dass die Pflanzenvielfalt zentral ist für das Funktionieren von Ökosys-temen. Wälder mit einer höheren funktionalen Vielfalt –...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

Roboter für ein gesundes Altern: „European Robotics Week 2017“ an der Frankfurt UAS

17.11.2017 | Veranstaltungen

Börse für Zukunftstechnologien – Leichtbautag Stade bringt Unternehmen branchenübergreifend zusammen

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

IHP präsentiert sich auf der productronica 2017

17.11.2017 | Messenachrichten

Roboter schafft den Salto rückwärts

17.11.2017 | Innovative Produkte