Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neuer Schlüssel zur Erzeugung von Krankheitsresistenzen in Kulturpflanzen

09.07.2003


Gießener Forscher finden gemeinsame molekulare Grundlagen für Krankheitsresistenz in Pflanzen und Zelltodregulation bei Säugetieren



Die Ergebnisse von Untersuchungen am Institut für Phytopathologie und Angewandte Zoologie der Justus-Liebig-Universität Gießen (Gf. Direktor Prof. Dr. Karl-Heinz Kogel und Dr. Ralph Hückelhoven, IFZ für Umweltsicherung Gießen), die kürzlich in den "Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA" veröffentlich wurden(100: 5555-5560), zeigen, dass die so genannte Zelltodregulation bei Tieren und Pflanzen sowie die zelluläre Abwehrreaktion gegen Krankheitserreger auf gemeinsamen molekularen Grundlagen beruhen, deren Verständnis nicht nur in medizinischer, sondern auch in agronomischer Hinsicht genutzt werden kann. Damit ist es gelungen, einen zentralen Schlüssel für die Steuerung von Resistenzreaktionen bei Mensch, Tier und Pflanze zu identifizieren. Die Forscher versprechen sich von dieser Entdeckung ganz neue Möglichkeiten zur Kontrolle von Krankheitserregern und in der Konsequenz eine Reduktion des Einsatzes von chemischen Pflanzenschutzmitteln in der Landwirtschaft.



Die Mechanismen der Resistenz von Pflanzen gegenüber mikrobiellen Krankheitserregern sind bis heute kaum verstanden, obwohl in den letzten Jahren enorme Fortschritte bei der Identifizierung der molekularen Grundlagen gemacht wurden. Seit Anfang des letzten Jahrhunderts ist bekannt, dass die so genannte "Hypersensitive Reaktion" von Getreidepflanzen an der Resistenz gegen Pflanzenpathogene beteiligt ist. Diese komplex gesteuerte Reaktion beschränkt das Wachstum des Krankheitserregers auf eine oder wenige Zellen und verhindert so eine Ausbreitung der Infektion.

Die "Hypersensitive Reaktion" - heute auch als "Programmierter Zelltod" bezeichnet - ist ein genereller Mechanismus, der in allen höheren Organismen zur Beseitigung von überflüssigen, entarteten oder infizierten Zellen benötigt wird. Eine fehlerhafte Steuerung dieses Prozesses etwa durch Einwirkung von Krankheitserregern oder Veränderungen des Erbguts führt zu Infektionskrankheiten oder Gewebeentartung. Deshalb wurden in der Hoffnung, neue Strategien zur Bekämpfung von Infektionen und Krebs zu entwickeln, die molekularen Grundlagen der Zelltodregulation bei Säugetieren und Menschen im Detail untersucht. Ein Schlüsselmechanismus der Zelltod-(Apoptose-)Induktion bei Säugern ist die Freisetzung des Proteins Cytochrom c aus bestimmten Zellorganellen - den Mitochondrien - der Zellen, die beseitigt werden sollen. Das geschieht über die Bildung von so genannten BAX-Proteinporen in der äußeren Membran der Mitochondrien. Durch diese Poren entweicht Cytochrom c ins Zellplasma, wo es in gesunden Zellen nicht zu finden ist. Das löst eine Aktivierungskaskade von Protein abbauenden Enzymen aus, die den kontrollierten Abbau der Zelle bewerkstelligen.

Der BAX-Protein-abhängige Zelltod kann durch die gleichzeitige Bildung eines anderen Proteins, des BAX Inhibitor-1, verhindert werden. In den letzten Jahren wurde gezeigt, dass die künstliche Einbringung von Säugetier-BAX in Pflanzen ebenfalls Zelltodreaktionen auslösen kann. Erstaunlicherweise fand sich im Erbgut verschiedener Pflanzen auch eine BAX Inhibitor-1 ähnliche Sequenz, ein wichtiger Hinweis darauf, dass der Mechanismus der Zelltodregulation in Pflanzen ähnlich wie in Säugetieren funktioniert.

Am Institut für Phytopathologie und Angewandte Zoologie der Justus-Liebig-Universität Gießen wurde die Rolle des BAX Inhibitor-1 der Gerste genauer untersucht. Ganz unerwartet zeigte sich, dass eine experimentell erhöhte Expression, also eine verstärkte Bildung, des BAX Inhibitor-1 zu einer stark erhöhten Anfälligkeit, einer so genannten "Super-Anfälligkeit" von Pflanzen gegenüber Mehltaupilzen, weltweit wichtigen Krankheitserregern, führte. Dies bedeutet im Umkehrschluss, dass Pflanzen über eine reduzierte Bildung von BAX-Inhibitor-1 widerstandsfähiger (resistenter) gegenüber Krankheitserregern werden. Das ist umso erstaunlicher, als diese Resistenz nicht auf einer Zelltodreaktion, sondern auf einer Zellwandverstärkung beruht, die das erste Eindringen des Krankheitserregers verhindert.

Kontaktadresse:

Prof. Dr. Karl-Heinz Kogel
und Dr. Ralph Hückelhoven
Institut für Phytopathologie und Angewandte Zoologie
IFZ für Umweltsicherung
Heinrich-Buff-Ring 26-32
35392 Gießen
Tel.: 0641 - 99-37490
Fax: 0641 - 99-37491
E-mail: Karl-Heinz.Kogel@agrar.uni-giessen.de

Christel Lauterbach | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-giessen.de/ipaz

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen
09.12.2016 | Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP

nachricht Wolkenbildung: Wie Feldspat als Gefrierkeim wirkt
09.12.2016 | Karlsruher Institut für Technologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Elektronenautobahn im Kristall

Physiker der Universität Würzburg haben an einer bestimmten Form topologischer Isolatoren eine überraschende Entdeckung gemacht. Die Erklärung für den Effekt findet sich in der Struktur der verwendeten Materialien. Ihre Arbeit haben die Forscher jetzt in Science veröffentlicht.

Sie sind das derzeit „heißeste Eisen“ der Physik, wie die Neue Zürcher Zeitung schreibt: topologische Isolatoren. Ihre Bedeutung wurde erst vor wenigen Wochen...

Im Focus: Electron highway inside crystal

Physicists of the University of Würzburg have made an astonishing discovery in a specific type of topological insulators. The effect is due to the structure of the materials used. The researchers have now published their work in the journal Science.

Topological insulators are currently the hot topic in physics according to the newspaper Neue Zürcher Zeitung. Only a few weeks ago, their importance was...

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochgenaue Versuchsstände für dynamisch belastete Komponenten – Workshop zeigt Potenzial auf

09.12.2016 | Seminare Workshops

Ein Nano-Kreisverkehr für Licht

09.12.2016 | Physik Astronomie

Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen

09.12.2016 | Biowissenschaften Chemie