Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Hallesche Pflanzengenetiker erringen großen Erfolg im Kampf gegen Paprika-Pusteln

26.10.2007
In der aktuellen Ausgabe des renommierten Wissenschaftsmagazins "Science", die heute erscheint, sind Pflanzengenetiker der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) gleich zweimal vertreten.

Prof. Dr. Ulla Bonas, Dr. Thomas Lahaye und ihre Mitarbeiter haben herausgefunden, wie ein für Tomaten- und Paprika-Pflanzen spezifischer Krankheitserreger funktioniert - und welchen Mechanismus Pflanzen nutzen, um diesen Krankheitserreger abzutöten. Ihre Erkenntnisse könnten für die Landwirtschaft von hoher Bedeutung sein. Es werden davon wahrscheinlich auch weitere Wissenschaftler profitieren, die die Erkrankungen anderer Pflanzen erforschen.

Es gilt als sehr bedeutend, einen Artikel in der Zeitschrift "Science" zu veröffentlichen, einem der weltweit wichtigsten Wissenschaftsmagazine. In einer Ausgabe gleich zwei Artikel zu platzieren, "das ist der Knaller", sagt Prof. Dr. Ulla Bonas stolz. Aber der Forschungserfolg der dahinter stehe, sei eben auch ein "Knaller". Die entscheidende Rolle in den beiden Publikationen spielt ein Protein namens AvrBs3. "Das Gen, welches dieses Protein kodiert, ist vor rund 20 Jahren isoliert worden, ich habe daran in meiner Postdoc-Zeit gearbeitet", berichtet die hallesche Forscherin. "Danach haben wir stückweise versucht, herauszubekommen, wie es funktioniert."

Bakterien, die Pflanzen befallen, injizieren einen Cocktail bakterieller Proteine über eine nadelartige Struktur in Pflanzenzellen hinein. Der wenig bekömmliche Cocktail bewirkt, dass die befallenen Pflanzen schneller altern und weniger Früchte tragen. "AvrBs3 ist ein Protein dieses Cocktails, das in Paprika- und Tomaten-Pflanzen Schäden anrichtet. Diese Cocktail-Komponente führt zu charakteristischen Pusteln auf den Blättern der Paprika-Pflanze", erläutert Ulla Bonas. Bakterielle Krankheiterreger sind in hiesigen Klimazonen nicht von Bedeutung, denn sie sind nicht frostresistent. "Aber in Regionen mit warmen und feuchtem Klima, zum Beispiel Florida und Israel, führt der Krankheitserreger zu immensen Verlusten." Im Gegensatz zu Pilzen, die in hiesigen Breiten wichtige Pflanzenschädlinge darstellen, sind Bakterien jedoch ein einfacheres System für wissenschaftlich Untersuchungen.

Ulla Bonas und ihre Kollegen am Institut für Biologie der Martin-Luther-Universität haben nun herausgefunden, wie das AvrBs3-Protein wirkt. "Es geht direkt in den Kern der Pflanzenzelle und weist als bakterielles Protein Eigenschaften auf wie ein Protein aus einem höheren Organismus. Aufgrund seiner Struktur ist das bakterielle Protein in der Lage, die Genregulation seines pflanzlichen Wirtes zu verändern. Es wirkt dabei im Zellkern, der Schaltzentrale der Pflanzenzelle, und nutzt die Maschinerie der Wirtspflanze zum eigenen Vorteil aus." Die Umprogrammierung bedingt, dass plötzlich Proteine in hoher Zahl produziert werden, die normalerweise nur auf niedrigem Niveau hergestellt werden. "Das ist, als wenn man die Produktion eines bestimmten Teiles in einer Fabrik hochfährt. Dieses Hochfahren haben wir nun beobachten können", so die Hauptautorin der entsprechenden "Science"-Veröffentlichung.

Die meisten bakteriellen Proteine, die ihren Wirt manipulieren, greifen auf der Protein-Ebene an. "Dieses bakterielle Protein dreht jedoch an Schaltern, die im Kern zu finden sind, auf der Ebene der DNA, des Erbguts. Deshalb sind die Erkenntnisse wirklich neu und so spannend", ergänzt Dr. Thomas Lahaye. Er ist der Hauptautor des zweiten Artikels, in dem es um Pflanzen geht, die gegen das fragliche Protein resistent sind. "Wir konnten zeigen, dass die Pflanze dann genau denselben Mechanismus nutzt wie in der nicht resistenten Pflanze. Das bakterielle Protein schaltet ein Gen ein, dass für einen lokalen Zelltod sorgt. Die Zellen, die mit dem Erreger sterben, opfern sich sozusagen. Somit wird die bakterielle Vermehrung gestoppt.". Bei den bisher bekannten Resistenzmechanismen der Pflanze ermöglichen pflanzliche Proteine die Erkennung des Krankheitserregers. "Hier erfolgt die Erkennung des Krankheitserregers über die DNA. Das Protein, das für den Zelltod sorgt, ist zunächst nicht vorhanden, es muss erst produziert werden. Es wird produziert, und es hat eine völlig neue Struktur - das ist das bahnbrechend Neue an unseren Ergebnissen."

Die halleschen Pflanzengenetiker betreiben Grundlagenforschung, sehen aber gute Chancen für eine Anwendung ihrer neuesten Erkenntnisse. "Damit man so etwas anwenden kann, muss man die Mechanismen verstehen", führt Thomas Lahaye aus. Langfristig sind unsere Erkenntnisse für die Landwirtschaft von hoher Bedeutung, und es sind auch schon einige Firmen interessiert an dem, was wir machen. Zudem können viele Kollegen auf unseren Arbeiten aufbauen, zum Beispiel diejenigen, die mit Reis arbeiten." Es gebe viele Bakterien, die weltweit auf Reisfeldern große Schäden verursachen. Diese Bakterien enthalten Proteine, die AvrBs3 sehr ähnlich sind. "Was wir herausgefunden haben, ist nicht spezifisch für eine Pathogen-Familie. Da der Mechanismus vermutlich auf breiter Ebene Gültigkeit hat, ist er so spannend und bedeutend."

Für ihre Forschungen haben die MLU-Wissenschaftler im Laufe der Jahre rund 4500 Paprika-Pflanzen analysiert. Zum universitären Biologicum auf dem halleschen Weinberg Campus gehört ein eigenes Gewächshaus. Genutzt haben die Forscher zudem das Gewächshaus des halleschen Biozentrums. Gefördert wurden die Arbeiten von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen des Sonderforschungsbereiches 648 ("Molekulare Mechanismen der Informationsverarbeitung in Pflanzen"), dessen Sprecherin Prof. Dr. Ulla Bonas ist und durch einen DFG-Einzelantrag von Herrn Dr. Lahaye. An der MLU gibt es zudem das Exzellenznetzwerk "Strukturen und Mechanismen der biologischen Informationsverarbeitung". Es war im Rahmen der Offensive "Netzwerke wissenschaftlicher Exzellenz in Sachsen-Anhalt" etabliert worden, die das Kultusministerium ins Leben gerufen hatte.

Ansprechpartner:
Prof. Dr. Ulla Bonas
Tel.: 0345 55 26301 oder 55 26290
E-Mail: ulla.bonas@genetik.uni-halle.de
Dr. Thomas Lahaye
Tel.: 0345 55 26345
E-Mail: thomas.lahaye@genetik.uni-halle.de
Anmerkung:
Am 25. und 26.10.2007 befinden sich die beiden Wissenschaftler auf einer Tagung. Bitte formulieren Sie Interviewwünsche daher per E-Mail an die oben genannten Adressen. In dringenden Fällen wenden Sie sich bitte an den Pressereferenten der MLU, Carsten Heckmann, Tel.: 0345 55 21004.

Carsten Heckmann | idw
Weitere Informationen:
http://www.sfb648.uni-halle.de
http://www.sciencemag.org

Weitere Berichte zu: Krankheitserreger Lahaye Pflanzengenetiker Protein

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Immunabwehr ohne Kollateralschaden
23.01.2017 | Universität Basel

nachricht Mikrobe des Jahres 2017: Halobacterium salinarum - einzellige Urform des Sehens
23.01.2017 | Verband Biologie, Biowissenschaften und Biomedizin in Deutschland e.V.

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: Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

An Bord einer Höhenforschungsrakete wurde erstmals im Weltraum eine Wolke ultrakalter Atome erzeugt. Damit gelang der MAIUS-Mission der Nachweis, dass quantenoptische Sensoren auch in rauen Umgebungen wie dem Weltraum eingesetzt werden können – eine Voraussetzung, um fundamentale Fragen der Wissenschaft beantworten zu können und ein Innovationstreiber für alltägliche Anwendungen.

Gemäß dem Einstein’schen Äquivalenzprinzip werden alle Körper, unabhängig von ihren sonstigen Eigenschaften, gleich stark durch die Gravitationskraft...

Im Focus: Quantum optical sensor for the first time tested in space – with a laser system from Berlin

For the first time ever, a cloud of ultra-cold atoms has been successfully created in space on board of a sounding rocket. The MAIUS mission demonstrates that quantum optical sensors can be operated even in harsh environments like space – a prerequi-site for finding answers to the most challenging questions of fundamental physics and an important innovation driver for everyday applications.

According to Albert Einstein's Equivalence Principle, all bodies are accelerated at the same rate by the Earth's gravity, regardless of their properties. This...

Im Focus: Mikrobe des Jahres 2017: Halobacterium salinarum - einzellige Urform des Sehens

Am 24. Januar 1917 stach Heinrich Klebahn mit einer Nadel in den verfärbten Belag eines gesalzenen Seefischs, übertrug ihn auf festen Nährboden – und entdeckte einige Wochen später rote Kolonien eines "Salzbakteriums". Heute heißt es Halobacterium salinarum und ist genau 100 Jahre später Mikrobe des Jahres 2017, gekürt von der Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM). Halobacterium salinarum zählt zu den Archaeen, dem Reich von Mikroben, die zwar Bakterien ähneln, aber tatsächlich enger verwandt mit Pflanzen und Tieren sind.

Rot und salzig
Archaeen sind häufig an außergewöhnliche Lebensräume angepasst, beispielsweise heiße Quellen, extrem saure Gewässer oder – wie H. salinarum – an...

Im Focus: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Hybride Eisschutzsysteme – Lösungen für eine sichere und nachhaltige Luftfahrt

23.01.2017 | Veranstaltungen

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Wie der Nordatlantik zum Wärmepirat wurde

23.01.2017 | Geowissenschaften

Immunabwehr ohne Kollateralschaden

23.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

23.01.2017 | Physik Astronomie