Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Brandpilz schaltet Pflanzenabwehr aus

06.10.2011
Krankheitserreger manipulieren pflanzeneigenen Stoffwechsel und bereiten so die Infektion von Maispflanzen vor

Erreger von Pflanzenkrankheiten sind in der Landwirtschaft gefürchtet. Besonders in den heutigen großflächigen Monokulturen können sie sich rasant ausbreiten und zu massiven Ernteverlusten führen.


Mit Ustilago maydis infizierter Maiskolben.
Jan Schirawski


Umprogrammierter Stoffwechsel: Der Brandpilz verringert die Produktion des Abwehrstoffes Salicylsäure und erhöht die Bildung der Aminosäuren Tyrosin und Phenylalanin.
Art for Science

Für eine erfolgreiche Infektion müssen die Erreger jedoch verschiedene Abwehrmechanismen ihrer Wirtspflanzen überwinden. Forscher des Max-Planck-Instituts für terrestrische Mikrobiologie in Marburg haben zusammen mit Kollegen aus mehreren anderen Max-Planck Instituten und Universitäten am Beispiel des Maisbrand-Erregers Ustilago maydis herausgefunden, wie Pflanzenschädlinge den Stoffwechsel der Maiszellen für ihre eigenen Zwecke umlenken und die Zellen infizieren können.

Der Pilz sondert dazu einen Cocktail aus Eiweißen ab. Eines davon ist das Enzym Cmu1, eine Chorisminsäure-Mutase. Damit programmiert der Pilz den pflanzeneigenen Stoffwechsel um und dämpft die Abwehr der befallenen Pflanze. Ähnliche Enzyme werden auch von vielen anderen Pflanzenschädlingen gebildet. Dieser Mechanismus könnte daher ein verbreitetes Werkzeug zur Infektion von Pflanzen sein.

Cmu1 ist Komponente des so genannten Shikimisäure-Stoffwechselwegs, über den Pflanzenzellen aus dem Ausgangsstoff Chorisminsäure die für Menschen und Tiere essenziellen Aminosäuren Tyrosin und Phenylalanin herstellen. Außerdem wird aus der Chorisminsäure ein wichtiger Abwehrstoff der Pflanzen gebildet – die Salizylsäure. Die Marburger Forscher haben nun entdeckt, dass die schon lange umfassend untersuchten Chorisminsäure-Mutasen in Pflanzenschädlingen eine völlig neue Funktion besitzen.

Den Wissenschaftlern zufolge gibt der Maisbranderreger verschiedene Eiweiße an die Pflanzenzellen ab, darunter Cmu1. „Cmu1 lenkt den Shikimisäureweg der Pflanze so um, dass die Zellen weniger Salizylsäure produzieren. Das Enzym greift also direkt in den Stoffwechsel der Pflanze ein und untergräbt ihre Erregerabwehr“, sagt Regine Kahmann vom Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie. Cmu1 gelangt über natürliche Zellverbindungen auch in Nachbarzellen und programmiert diese auf die Bedürfnisse des Pilzes um, noch bevor sie vom Pilz befallen werden. „Cmu1 ist aber nur eines von vielen Proteinen, mit denen der Pilz die Pflanze traktiert. Er verfolgt also sicher noch andere Strategien, um die Pflanzenabwehr zu überwinden“, so Armin Djamei, der gemeinsam mit Kerstin Schipper Erstautor der Publikation ist. So besitzt der Erreger zwei Gene für Enzyme, die Salizylsäure unschädlich machen können.

Die Forscher haben Gene für ausschüttbare Chorisminsäure-Mutasen fast ausschließlich bei Pflanzenschädlingen gefunden, die wie Ustilago maydis auf lebendes Pflanzengewebe angewiesen sind. „Offenbar überlisten auch viele andere Mikroorganismen aus dieser Gruppe Pflanzen auf diese Weise. Wenn wir verhindern, dass Krankheitserreger den Pflanzenstoffwechsel mit ihren Chorisminsäure-Mutasen manipulieren, hätten wir möglicherweise einen wirkungsvollen neuen Ansatz, um Ernteausfälle in der Landwirtschaft zu verringern“, sagt Regine Kahmann.

Originalveröffentlichung:
Metabolic priming by a secreted fungal effector
Armin Djamei , Kerstin Schipper, Franziska Rabe, Anupama Ghosh, Volker Vincon, Jörg Kahnt, Sonia Osorio, Takayuki Tohge, Alisdair R. Fernie, Ivo Feussner, Kirstin Feussner, Peter Meinicke, York-Dieter Stierhof, Heinz Schwarz, Boris Macek, Matthias Mann, Regine Kahmann

Nature, 6. Oktober 2011

Kontakt:
Prof. Dr. Regine Kahmann
Max Planck Institut für terrestrische Mikrobiologie, Marburg
Telefon: +49 6421 178-501
Fax: +49 6421 178-509
E-Mail: kahmann@mpi-marburg.mpg.de

Dr Harald Rösch | Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.mpi-marburg.mpg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Demographie beeinflusst Brutfürsorge bei Regenpfeifern
25.04.2018 | Max-Planck-Institut für Ornithologie

nachricht Von der Genexpression zur Mikrostruktur des Gehirns
24.04.2018 | Forschungszentrum Jülich

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: BAM@Hannover Messe: Innovatives 3D-Druckverfahren für die Raumfahrt

Auf der Hannover Messe 2018 präsentiert die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), wie Astronauten in Zukunft Werkzeug oder Ersatzteile per 3D-Druck in der Schwerelosigkeit selbst herstellen können. So können Gewicht und damit auch Transportkosten für Weltraummissionen deutlich reduziert werden. Besucherinnen und Besucher können das innovative additive Fertigungsverfahren auf der Messe live erleben.

Pulverbasierte additive Fertigung unter Schwerelosigkeit heißt das Projekt, bei dem ein Bauteil durch Aufbringen von Pulverschichten und selektivem...

Im Focus: BAM@Hannover Messe: innovative 3D printing method for space flight

At the Hannover Messe 2018, the Bundesanstalt für Materialforschung und-prüfung (BAM) will show how, in the future, astronauts could produce their own tools or spare parts in zero gravity using 3D printing. This will reduce, weight and transport costs for space missions. Visitors can experience the innovative additive manufacturing process live at the fair.

Powder-based additive manufacturing in zero gravity is the name of the project in which a component is produced by applying metallic powder layers and then...

Im Focus: IWS-Ingenieure formen moderne Alu-Bauteile für zukünftige Flugzeuge

Mit Unterdruck zum Leichtbau-Flugzeug

Ingenieure des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) in Dresden haben in Kooperation mit Industriepartnern ein innovatives Verfahren...

Im Focus: Moleküle brillant beleuchtet

Physiker des Labors für Attosekundenphysik, der Ludwig-Maximilians-Universität und des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik haben eine leistungsstarke Lichtquelle entwickelt, die ultrakurze Pulse über einen Großteil des mittleren Infrarot-Wellenlängenbereichs generiert. Die Wissenschaftler versprechen sich von dieser Technologie eine Vielzahl von Anwendungen, unter anderem im Bereich der Krebsfrüherkennung.

Moleküle sind die Grundelemente des Lebens. Auch wir Menschen bestehen aus ihnen. Sie steuern unseren Biorhythmus, zeigen aber auch an, wenn dieser erkrankt...

Im Focus: Molecules Brilliantly Illuminated

Physicists at the Laboratory for Attosecond Physics, which is jointly run by Ludwig-Maximilians-Universität and the Max Planck Institute of Quantum Optics, have developed a high-power laser system that generates ultrashort pulses of light covering a large share of the mid-infrared spectrum. The researchers envisage a wide range of applications for the technology – in the early diagnosis of cancer, for instance.

Molecules are the building blocks of life. Like all other organisms, we are made of them. They control our biorhythm, and they can also reflect our state of...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

infernum-Tag 2018: Digitalisierung und Nachhaltigkeit

24.04.2018 | Veranstaltungen

Fraunhofer eröffnet Community zur Entwicklung von Anwendungen und Technologien für die Industrie 4.0

23.04.2018 | Veranstaltungen

Mars Sample Return – Wann kommen die ersten Gesteinsproben vom Roten Planeten?

23.04.2018 | Veranstaltungen

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

Silizium als neues Speichermaterial für die Akkus der Zukunft

25.04.2018 | HANNOVER MESSE

IAB-Arbeitsmarktbarometer: Trotz Dämpfer auf gutem Niveau

25.04.2018 | Wirtschaft Finanzen

AWI-Forscher messen Rekordkonzentration von Mikroplastik im arktischen Meereis

25.04.2018 | Geowissenschaften

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