Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Blattlaus-Alarm: Senföl-Glycoside schützen

29.04.2009
Gen entdeckt, das in Kreuzblütlern dazu beiträgt, ein spezielles Senföl-Glycosid gegen die grüne Pfirsich-Blattlaus zu bilden

Nicht nur Nutz- und Zierpflanzen haben Probleme mit Blattläusen, auch Modellpflanzen aus Forschung und Pflanzenzüchtung wie Arabidopsis thaliana werden von ihnen attackiert.

Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie in Jena und der Universität Paris-Sud (Orsay) haben durch genetische Analysen ein Gen entdeckt, das die pflanzeneigene Verteidigung gegen Blattläuse stärkt. Das Gen CYP81F2 bewirkt eine chemische Veränderung natürlich vorkommender Abwehrstoffe aus der Gruppe der Glucosinolate - auch bekannt als Senföl-Glycoside, die den stechend-scharfen Geschmack von Senf, Meerrettich und anderen Kohlgewächsen prägen - und beeinflusst so die Vermehrung der grünen Pfirsich-Blattlaus (Myzus persicae).

Aus der chemischen Grundstruktur von Senföl-Glycosiden können mehr als 120 verschiedene Glucosinolat-Moleküle gebildet werden. Pflanzen aus der Ordnung der Brassicales, zu der auch Kreuzblütler wie Arabidopsis thaliana gehören, besitzen Enzyme, die diese molekulare Vielfalt erzeugen und so zur Abwehr gegen Schädlinge beitragen können. Schon lange bekannt sind Glucosinolate als Giftstoffe gegen Fraßfeinde. Und erst kürzlich konnten Max-Planck-Wissenschaftler zeigen, dass Glucosinolate im pflanzlichen Stoffwechsel auch zu Molekülen umgewandelt werden können, die in Pflanzen gegen Pilzbefall wirken [1].

Mit der Entdeckung des Gens CYP81F2, seiner nachfolgenden Charakterisierung und durch Laborversuche mit der grünen Pfirsich-Blattlaus kommt nun eine neue Rolle der Glucosinolate als Wirkstoff gegen Blattläuse hinzu. "In Versuchsreihen mit Wildtyp-Pflanzen, die das intakte Gen tragen, und Mutanten, in denen CYP81F2 nicht mehr funktionierte, konnten wir feststellen, dass sich auf den Wildtyp-Pflanzen nach einer Woche etwa ein Drittel weniger Blattläuse tummelten als auf den Mutanten. Da Blattläuse sich nahezu exponentiell vermehren, können wir daraus schließen, dass CYP81F2 eine enorme Auswirkung auf das Wachstum von Blattlaus-Kolonien hat", so Marina Pfalz, die als Doktorandin die Versuche durchgeführt hat und jetzt an der Universität in Paris-Orsay forscht.

CYP81F2 kodiert ein Enzym (eine so genannte Cytochrom P450 Monooxygenase), das die Bildung des gegen Blattläuse wirksamen Senföl-Glycosids 4-Methoxyindol-3-yl-methylglucosinolat (4MO-I3M) einleitet. Gegen die Raupen von anderen Insekten wie Schmetterlingen (Kohlweißling) und Motten (Kohlmotte) zeigte der Stoff keinerlei Wirkung. Er richtet sich somit wahrscheinlich ganz spezifisch gegen Blattlausbefall. "Blattläuse beißen keine Stücke aus den Blättern, so wie Raupen das tun. Stattdessen zapfen sie gezielt und ohne größeren Schaden am pflanzlichen Gewebe direkt die Blattadern an, welche Glucosinolate enthalten, die gegen die Blattläuse wirken", so der Leiter der Studie, Juergen Kroymann.

Nur Kreuzblütler und verwandte Pflanzen können Glucosinolate bilden und sich damit via 4MO-I3M gegen Blattläuse wehren. Wichtige Nutzpflanzen wie sämtliche Kohlsorten und auch Raps, die zur Familie der Kreuzblütler gehören, können so einen Blattlausbefall in Grenzen halten. Das Wissen um das Gen CYP81F2 und den Wirkstoff 4MO-I3M verspricht neue Entwicklungen und Anwendungen in der Pflanzenzüchtung und im Pflanzenschutz.

Die genetischen Analysen, die die Wissenschaftler einsetzten, basierten auf der Kartierung eines so genannten "quantitative trait locus" (QTL), also einer genetischen Region auf einem der Chromosomen von Arabidopsis thaliana, der verantwortlich für Variationen im Glucosinolatstoffwelchsel ist. Durch Feinkartierung und umfassende Genexpressions-Analysen konnte schließlich das Gen CYP81F2 identifiziert werden. Das Ur-Substrat für das Senföl-Glycosid 4MO-I3M ist die Aminosäure Tryptophan. [JWK]

[1] Bednarek et al., Science 323:101-106, 2009

Originalpublikation:
Marina Pfalz, Heiko Vogel, Juergen Kroymann, The gene controlling the Indole Glucosinolate Modifier 1 quantitative trait locus alters indole glucosinolate structures and aphid resistance in Arabidopsis, The Plant Cell 21, 985-999 (2009).
Weitere Informationen erhalten Sie von:
Dr. Juergen Kroymann, Université Paris 11, Laboratoire d'Ecologie, Systématique et Evolution, CNRS UMR8079, F-91405 Orsay cedex, Tel. : +33 1 69 15 70 49 ; juergen.kroymann@u-psud.fr
Bildmaterial:
Angela Overmeyer M.A., MPI chemische Ökologie, Hans-Knöll-Straße 8, 07745 Jena
Tel.: 03641 - 57 2110, overmeyer@ice.mpg.de
Das Max-Planck-Institut für chemische Ökologie
Chemische Ökologie ist eine junge Disziplin der Biologie. Wechselwirkungen, schädliche wie nützliche, werden durch chemische Signale zwischen Lebewesen vermittelt. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler erforschen die Struktur und Funktion der Moleküle, die das Wechselspiel zwischen Pflanzen, Insekten und Mikroben steuern, und erzielen Erkenntnisse über Wachstum, Entwicklung, Verhalten und Ko-Evolution pflanzlicher und tierischer Arten. Ergebnisse dieser biologischen Grundlagenforschung werden für Naturstoffanalysen, moderne Umweltforschung und zeitgemäße Agrikulturverfahren genutzt. Das Institut verfügt über Forschungsgewächshäuser, Klimakammern, Insektenzuchtanlagen, Geruchsdetektionssysteme, Windtunnel, neurophysiologische Analyseverfahren und Freilandstationen.

Dr. Jan-Wolfhard Kellmann | Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.ice.mpg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Wasserbewegung als Hinweis auf den Zustand von Tumoren
19.04.2018 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

nachricht Verbesserte Stabilität von Kunststoff-Leuchtdioden
19.04.2018 | Max-Planck-Institut für Polymerforschung

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: Verbesserte Stabilität von Kunststoff-Leuchtdioden

Polymer-Leuchtdioden (PLEDs) sind attraktiv für den Einsatz in großflächigen Displays und Lichtpanelen, aber ihre begrenzte Stabilität verhindert die Kommerzialisierung. Wissenschaftler aus dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPIP) in Mainz haben jetzt die Ursachen der Instabilität aufgedeckt.

Bildschirme und Smartphones, die gerollt und hochgeklappt werden können, sind Anwendungen, die in Zukunft durch die Entwicklung von polymerbasierten...

Im Focus: Writing and deleting magnets with lasers

Study published in the journal ACS Applied Materials & Interfaces is the outcome of an international effort that included teams from Dresden and Berlin in Germany, and the US.

Scientists at the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) together with colleagues from the Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) and the University of Virginia...

Im Focus: Gammastrahlungsblitze aus Plasmafäden

Neuartige hocheffiziente und brillante Quelle für Gammastrahlung: Anhand von Modellrechnungen haben Physiker des Heidelberger MPI für Kernphysik eine neue Methode für eine effiziente und brillante Gammastrahlungsquelle vorgeschlagen. Ein gigantischer Gammastrahlungsblitz wird hier durch die Wechselwirkung eines dichten ultra-relativistischen Elektronenstrahls mit einem dünnen leitenden Festkörper erzeugt. Die reichliche Produktion energetischer Gammastrahlen beruht auf der Aufspaltung des Elektronenstrahls in einzelne Filamente, während dieser den Festkörper durchquert. Die erreichbare Energie und Intensität der Gammastrahlung eröffnet neue und fundamentale Experimente in der Kernphysik.

Die typische Wellenlänge des Lichtes, die mit einem Objekt des Mikrokosmos wechselwirkt, ist umso kürzer, je kleiner dieses Objekt ist. Für Atome reicht dies...

Im Focus: Gamma-ray flashes from plasma filaments

Novel highly efficient and brilliant gamma-ray source: Based on model calculations, physicists of the Max PIanck Institute for Nuclear Physics in Heidelberg propose a novel method for an efficient high-brilliance gamma-ray source. A giant collimated gamma-ray pulse is generated from the interaction of a dense ultra-relativistic electron beam with a thin solid conductor. Energetic gamma-rays are copiously produced as the electron beam splits into filaments while propagating across the conductor. The resulting gamma-ray energy and flux enable novel experiments in nuclear and fundamental physics.

The typical wavelength of light interacting with an object of the microcosm scales with the size of this object. For atoms, this ranges from visible light to...

Im Focus: Wie schwingt ein Molekül, wenn es berührt wird?

Physiker aus Regensburg, Kanazawa und Kalmar untersuchen Einfluss eines äußeren Kraftfeldes

Physiker der Universität Regensburg (Deutschland), der Kanazawa University (Japan) und der Linnaeus University in Kalmar (Schweden) haben den Einfluss eines...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungen

124. Internistenkongress in Mannheim: Internisten rücken Altersmedizin in den Fokus

19.04.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Juni 2018

17.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Nachhaltige und innovative Lösungen

19.04.2018 | HANNOVER MESSE

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Auf dem Weg zur optischen Kernuhr

19.04.2018 | Physik Astronomie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics