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 Die smarte klassische Landhausvilla
28.11.2016 | Bau-Fritz GmbH & Co. KG, seit 1896

nachricht Kleinbauern setzen verstärkt auf Monokulturen
10.11.2016 | 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: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Im Focus: Neuer Rekord an BESSY II: 10 Millionen Ionen erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühlt

Magnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden und Japan hat einen neuen Temperaturrekord für sogenannte Quadrupol-Ionenfallen erreicht, in denen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parkinson-Krankheit und Dystonien: DFG-Forschergruppe eingerichtet

02.12.2016 | Förderungen Preise

Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave

02.12.2016 | Studien Analysen

Nach der Befruchtung übernimmt die Eizelle die Führungsrolle

02.12.2016 | Biowissenschaften Chemie