Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Bremse für schädliche Pilzsporen

15.01.2015

Welche Funktion haben lichtempfindliche Proteine in einem Schadpilz, der Reispflanzen befällt? Forscher aus Würzburg und Sevilla haben diese Frage geklärt: Die Proteine bremsen die Keimung der Pilzsporen.

Fusarium fujikuroi: So heißt ein Pilz, der Reispflanzen infiziert. Er durchwuchert ihr Gewebe, lässt ihre Halme lang und schwach werden und sie schlimmstenfalls absterben. Falls die Pflanzen die Attacke des Parasiten überleben, bringen sie nicht den vollen Ertrag: Die Ernte kann dann bis zu 20 Prozent geringer ausfallen, wie das Internationale Reisforschungsinstitut (Philippinen) festgestellt hat.


Das Rhodopsin CarO des Pilzes Fusarium fujikuroi findet sich vor allem in den Sporen (grüne Färbung oben). Sporen ohne Rhodopsin (unten links) keimen schneller als solche mit Rhodopsin (unten rechts)

Bilder: Ulrich Terpitz

Der Pilz befällt den Reis über die Körner oder die Wurzeln. Gelangen seine Sporen dort hin, keimen sie aus und schieben feine Schläuche ins Innere der Pflanze. Dabei hängt die Sporenkeimung stark von dem Protein CarO (Carotinoid-Opsin) ab, das zur Gruppe der Rhodopsine gehört. Das berichten Forscher vom Biozentrum der Universität Würzburg und von der Universität Sevilla in „Scientific Reports“, einem Journal der Nature-Gruppe.

Erstmals Funktion eines Pilz-Rhodopsins beschrieben

Rhodopsine kommen in allen Pilzen vor, die auf Pflanzen wachsen. „Bis jetzt war aber völlig unbekannt, welche biologischen Funktionen sie erfüllen“, sagt der Würzburger Wissenschaftler Ulrich Terpitz. Seine Nachwuchsgruppe am Lehrstuhl für Biotechnologie und Biophysik hat nun erstmals Licht in diese Angelegenheit gebracht: Sie fand beim Pilz Fusarium fujikuroi heraus, dass sich das Rhodopsin CarO besonders stark in den Sporen anreichert. Es wird durch Licht aktiviert und wirkt dann als Ionenpumpe, die Protonen aus der Pilzzelle hinaus befördert.

Als die Forscher Pilzmutanten untersuchten, denen das Rhodopsin fehlt, zeigte sich: Die Sporen solcher Pilze keimen in Gegenwart von Licht viel schneller als normal. „Licht aktiviert das Rhodopsin, und das wiederum bremst die Keimung“, erklärt Terpitz.

Mechanismus zur Regulation der Sporenkeimung

Für den Pilz sei das sinnvoll: „Die Sporen entstehen im Licht, auf den Blättern der Reispflanzen. Keimen sollen sie aber erst im dunklen Boden, weil sie dort nah an den Orten der Infektion sind, bei den Wurzeln oder abgefallenen Reiskörnern.“ Vermutlich helfe das Rhodopsin CarO also dabei mit, die Keimung der Sporen zu verhindern, bis diese den Boden erreicht haben, so der Würzburger Biologe.

Weitere Studien am Maisbeulenbrand geplant

Als nächstes wollen die Forscher versuchen, Reispflanzen im Labor mit rhodopsinfreien Pilzsporen zu infizieren – um zu sehen, ob das Rhodopsin die Infektiosität der Pilze beeinflussen kann. Außerdem planen sie Untersuchungen an den Rhodopsinen eines anderen Schadpilzes, des Maisbeulenbrands (Ustilago maydis). In diesem Erreger gibt es neben CarO noch zwei andere Rhodopsine. „Wir möchten auch deren Funktion als Protonenpumpen und ihre Lokalisierung im Pilz genau untersuchen“, sagt Terpitz.

Diese Arbeiten werden von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert.

Lichtempfindliche Proteine in Pilzen

Rhodopsine sind nur eine Gruppe von lichtempfindlichen Proteinen, die bei Pilzen bekannt sind. Über ihre Funktion herrscht vor allem Unklarheit. Die anderen Lichtrezeptoren dagegen sind gut untersucht. Von ihnen weiß man, dass sie viele Lebensvorgänge steuern, zum Beispiel die Wachstumsrichtung der Pilzfäden, circadiane Rhythmen oder die Sporenbildung.

García-Martínez, J., Brunk, M., Avalos, J. & Terpitz, U.: “The CarO rhodopsin of the fungus Fusarium fujikuroi is a light-driven proton pump that retards spore germination.” Scientific Reports 5, 7798; 15. Januar 2015, DOI:10.1038/srep07798

Kontakt

Dr. Ulrich Terpitz, Lehrstuhl für Biotechnologie und Biophysik, Universität Würzburg, T (0931) 31-84226, ulrich.terpitz@uni-wuerzburg.de

Weitere Informationen:

http://www.super-resolution.biozentrum.uni-wuerzburg.de/mitarbeiter_members/ulri... Zur Homepage von Dr. Ulrich Terpitz

Robert Emmerich | Julius-Maximilians-Universität Würzburg
Weitere Informationen:
http://www.uni-wuerzburg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Eine Karte der Zellkraftwerke
18.08.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung
18.08.2017 | Deutsches Zentrum für Infektionsforschung

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: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

European Conference on Eye Movements: Internationale Tagung an der Bergischen Universität Wuppertal

18.08.2017 | Veranstaltungen

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Eine Karte der Zellkraftwerke

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Computer mit Köpfchen

18.08.2017 | Informationstechnologie