Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Erbgut des Erregers der Kraut- und Knollenfäule entschlüsselt

17.09.2009
Forschung für gezielten Pestizideinsatz und neue Züchtungen / Universität Hohenheim an internationalem Genomanalyse-Projekt beteiligt (Nature, Ausgabe vom 17. September 2009)

Der Erreger der Kraut- und Kartoffelfäule, Phytophthora infestans, ist weltweit der zerstörerischste Schädling im Kartoffelanbau. Im Rahmen eines internationalen Forschungsvorhabens hat ein Wissenschaftler der Universität Hohenheim jetzt dabei geholfen das Erbgut des heimtückischen Erregers zu analysieren.

Der Pilz, so die Forschungsergebnisse, kann bis zu 700 verschiedene Proteine in die Pflanzenzelle einschleusen und damit die Pflanze ausbeuten und letztlich zerstören. Details über Erbgut und Wirkungsmechanismen des Erregers veröffentlichten Forscher aus 35 Forschungsinstitutionen aus sechs verschiedenen Ländern, unter anderem von der Universität Hohenheim, in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift Nature.

Er war verantwortlich für die große Hungersnot in Irland in den 1840er Jahren und ist doch noch lange nicht Geschichte. Heute noch rafft der Erreger Phytophthora infestans in weniger als zwei Wochen unzählige Quadratkilometer Kartoffelfelder weltweit dahin. Die Bekämpfung der Kartoffelkrankheit ist aufwändig und teuer und die erfolgreich behandelten Kartoffeln lassen sich nicht mehr als Bioprodukte vermarkten. Allein im laufenden Jahr wird der wirtschaftliche Schaden durch die Kartoffelkrankheit auf 6,7 Milliarden Dollar geschätzt.

Das gesamte Erbgut des Erregers der Kraut- und Knollenfäule besteht aus 240 Megabasen, das sind 240 Millionen genetische Informationsträger. Damit ist das Genom des Erregers größer, als das der meisten Pflanzen, deren Genom bisher vollständig entschlüsselt wurde.

Erreger ist höchst anpassungsfähig

Hauptsächlich zwei Gründe machen die Bekämpfung von Phytophthora infestans so schwierig, meint Privatdozent Dr. Marco Thines, Co-Autor des Artikels: "Der Erreger passt sich sehr schnell an neue Kartoffelsorten an und entwickelt Resistenzen gegenüber Pestiziden, mit denen man ihn bekämpfen könnte."

Die Forschungsergebnisse der Expertengruppe liefern die Erklärung für die hohe Anpassungsfähigkeit des Erregers. "Der Erreger schleust kleine Proteine in die Pflanzenzelle ein. Diese programmieren Teile des Stoffwechsels um und beeinflussen die Informationsverarbeitung in der befallenen Pflanze. Dadurch wird unter anderem die Erkennung des Erregers verhindert, " erklärt Marco Thines. Wie ein Parasit lebt der Erreger dann in der Pflanze weiter und entzieht ihr lebenswichtige Energie.

Dass es insgesamt 700 verschiedene Proteine gibt, die der Erreger potentiell einschmuggeln kann, konnten die Forscher nun aufdecken. Diese Vielfalt macht die Interaktion zwischen Wirt und Pathogen jedoch auch zu einem äußerst komplexen System. Das internationale Forscherteam wird nun die Gene dieser 700 sogenannten Effektoren analysieren, um die Interaktionen jedes einzelnen mit der Pflanzenzelle verstehen zu können. "Durch die Genom-Sequenzierung haben wir nun ein Wissen in der Hand, mit dem wir hoffen herausfinden zu können, an welcher Stelle der Pilz in den Pflanzenstoffwechsel eingreift, um dann gezielt Methoden zu entwickeln, um die Infektion mit dem Pathogen zu verhindern", fasst Dr. Thines zusammen.

Gezielte Bekämpfung des Erregers wird möglich

Durch die Genomsequenzierung wird die Basis gelegt, um die Interaktion zwischen Wirt und Pathogen besser verstehen zu können. Dies wird letztlich dazu führen, dass gezieltere Bekämpfungsstrategien ermöglicht werden. Ein Beispiel dafür sind maßgeschneiderte Fungizide, die das Pathogen an der Besiedlung des Wirtes hindern können. Darüber hinaus werden auch in der Pflanzenzüchtung die neuen Erkenntnisse von großer Bedeutung sein. "Es kann nun mit molekularbiologischen Techniken in Arten, die nah mit der Kartoffel verwandt sind, nach Resistenzfaktoren gefahndet werden, welche die Effektoren des Pathogens erkennen und eine Abwehrreaktion gegenüber dem Schaderreger auslösen können", meint Marco Thines. Diese Resistenzfaktoren könnten dann, zum Beispiel durch Einkreuzung und Züchtung, in Kartoffeln eingebracht werden, um eine nachhaltige Resistenz zu schaffen. "Dies würde letztlich zu einer weltweit verbesserten Ernährungssituation führen und den Einsatz von Pestiziden verringern, was nicht nur die Kartoffelproduktion günstiger machen, sondern auch die Umwelt entlasten würde", so die Vision von Marco Thines.

Hintergrund

Bei der Genom-Sequenzierung wird das Erbgut des Erregers in kleine Teile gespalten, diese werden in ein Bakterium eingebracht und vermehrt. So werden Kolonien mit gleichen Fragmenten des Erbguts erhalten. Nach einer Extraktion kann molekularbiologisch die Gensequenz ermittelt werden. So konnte die komplette Genom-Sequenz des Pilzes entschlüsselt werden.

Die Aufgabe von Marco Thines im Forschungsverbund war es, an der Analyse einer der zwei großen Proteinklassen, die an der Interaktion beteiligt sind, mitzuarbeiten.

Ansprechperson:
Priv. Doz. Dr. rer. nat. Marco Thines, Fachgebiet Biodiversität und pflanzliche Interaktion

Tel.: 0711/459-24322, E-Mail: thines@uni-hohenheim.de

Text: Konstantinidis / Fehrle

Florian Klebs | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-hohenheim.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Sollbruchstellen im Rückgrat - Bioabbaubare Polymere durch chemische Gasphasenabscheidung
02.12.2016 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

nachricht "Fingerabdruck" diffuser Protonen entschlüsselt
02.12.2016 | Universität Leipzig

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: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Im Focus: Neuer Rekord an BESSY II: 10 Millionen Ionen erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühlt

Magnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden und Japan hat einen neuen Temperaturrekord für sogenannte Quadrupol-Ionenfallen erreicht, in denen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parkinson-Krankheit und Dystonien: DFG-Forschergruppe eingerichtet

02.12.2016 | Förderungen Preise

Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave

02.12.2016 | Studien Analysen

Nach der Befruchtung übernimmt die Eizelle die Führungsrolle

02.12.2016 | Biowissenschaften Chemie