Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kosmetik statt wirkungsvoller Verteidigung

29.01.2014
Der Brandpilz Ustilago maydis lässt Maispflanzen Farbstoffe anstelle von Lignin produzieren

Der Brandpilz Ustilago maydis ist ein gefürchteter Maisschädling. Als Schutz vor dem Erreger verstärken infizierte Pflanzen ihre Zellwände mit Lignin und verhindern so, dass er sich in der Pflanze ausbreitet. Der Pilz manipuliert jedoch den Stoffwechsel der Pflanze und macht sie dadurch verwundbar. Anstelle von Lignin stellen sie auf Befehl des Pilzes große Mengen an Anthocyan-Farbstoffen her.


Infektion von Maisblättern mit Ustilago maydis. Links: Befall mit dem Wildtyp des Pilzes. Rechts: Befall mit einer Pilzmutante, der das Protein Tin2 fehlt. Bei Infektion mit der Mutante sind die Beulen kleiner, und es fehlt der rote Farbstoff. Tin2 sorgt dafür, dass bestimmte Stoffe, die für die Ligninproduktion wichtig sind, vermehrt in die Bildung von Farbstoffen fließen.

© MPI für terrestrische Mikrobiologie

Zu diesem Ergebnis kommt ein Forscherteam unter der Leitung von Regine Kahmann vom Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie in Marburg. Die Wissenschaftler vermuten, dass weitere Krankheitserreger von Pflanzen ebenfalls diese Strategie verwenden und Pflanzen am Verholzen ihres Gewebes hindern. Lignin-arme Maispflanzen, wie sie auch zur Erzeugung von Biokraftstoffen gezüchtet werden, sind deshalb für eine Infektion mit Ustilago maydis besonders anfällig.

Ein vom Maisbeulenbrand befallenes Feld ist nicht schön anzusehen. Wo sonst gelbe Kolben wachsen, entstehen große schwarze Gallen, in denen sich der Brandpilz vermehrt. Ustilago maydis ist darauf angewiesen, dass seine Wirtspflanze am Leben bleibt und ihn ernährt. Da die meisten Nährstoffe in den Leitungsbahnen der Pflanzen transportiert werden, muss der Pilz sich dorthin vorarbeiten. Die Pflanzen versuchen dies zu verhindern, indem sie ihre Zellwände verholzen lassen und undurchdringlich machen.

Doch ein vom Pilz abgesondertes Protein namens Tin2 untergräbt diese pflanzliche Immunantwort. Es sorgt dafür, dass die Bauteile, die zur Herstellung des Holzstoffs Lignin nötig sind, vermehrt zur Synthese von Farbstoffen verwendet werden. Anstatt also Barrikaden zu bauen, färben sich die infizierten Pflanzenteile rot.

Anthocyane geben vielen Blüten und Früchten eine rote bis blaue Farbe und haben durchaus nützliche Eigenschaften: Sie locken Bestäuber an und schützen die Pflanzenzellen vor freien Radikalen. „Der Mais scheint jedoch von der erhöhten Anthocyan-Synthese keinen Vorteil zu haben“, sagt Kahmann. Da Mais nicht als Einziger auf eine Pilzinfektion mit der Produktion von Anthocyanen reagiert, gingen Wissenschaftler bisher davon aus, dass es sich dabei lediglich um eine unspezifische Stressantwort handelt. Die Marburger Forscher haben nun erstmals eine direkte Verbindung zwischen Anthocyanen und der Infektiosität eines Krankheitserregers aufgedeckt.

Wenn also das Verteidigungsmolekül Lignin fehlt, sind Pflanzen verwundbarer. Diese Ergebnisse haben auch für die Forschung an nachwachsenden Rohstoffen Bedeutung. So kann auch die wichtige Energiepflanze Zuckerrohr von Brandpilzen befallen werden. Da Lignin die Herstellung von Bioethanol behindert, wird weltweit an Pflanzen mit Lignin-armen Zellwänden geforscht. „Das dürfte eine Reihe von Problemen mit sich bringen“, sagt Kahmann, „denn ich könnte mir vorstellen, dass andere Krankheitserreger einen ähnlichen Angriffsweg haben.“ Jetzt wollen die Wissenschaftler untersuchen, ob andere Pilze tatsächlich auf dieselbe Strategie zurückgreifen.

Ansprechpartner

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
Originalpublikation
S. Tanaka, T. Brefort, N. Neidig, A. Djamei, J. Kahnt, W. Vermerris, S. Koenig, K. Feussner, I. Feussner, and Regine Kahmann

A secreted Ustilago maydis effector promotes virulence by targeting anthocyanin biosynthesis in maize

eLife 2014;3:e01355; DOI: http://dx.doi.org/10.7554/eLife.01355#sthash

Prof. Dr. Regine Kahmann | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de/7863059/maisbrandpilz_verholzung

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Proteine entdecken, zählen, katalogisieren
28.06.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht Chemisches Profil von Ameisen passt sich bei Selektionsdruck rasch an
28.06.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

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: Schnelles und umweltschonendes Laserstrukturieren von Werkzeugen zur Folienherstellung

Kosteneffizienz und hohe Produktivität ohne dabei die Umwelt zu belasten: Im EU-Projekt »PoLaRoll« entwickelt das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen gemeinsam mit dem Oberhausener Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheit- und Energietechnik UMSICHT und sechs Industriepartnern ein Modul zur direkten Laser-Mikrostrukturierung in einem Rolle-zu-Rolle-Verfahren. Ziel ist es, mit Hilfe dieses Systems eine siebartige Metallfolie als Demonstrator zu fertigen, die zum Sonnenschutz von Glasfassaden verwendet wird: Durch ihre besondere Geometrie wird die Sonneneinstrahlung reduziert, woraus sich ein verminderter Energieaufwand für Kühlung und Belüftung ergibt.

Das Fraunhofer IPT ist im Projekt »PoLaRoll« für die Prozessentwicklung der Laserstrukturierung sowie für die Mess- und Systemtechnik zuständig. Von den...

Im Focus: Das Auto lernt vorauszudenken

Ein neues Christian Doppler Labor an der TU Wien beschäftigt sich mit der Regelung und Überwachung von Antriebssystemen – mit Unterstützung des Wissenschaftsministeriums und von AVL List.

Wer ein Auto fährt, trifft ständig Entscheidungen: Man gibt Gas, bremst und dreht am Lenkrad. Doch zusätzlich muss auch das Fahrzeug selbst ununterbrochen...

Im Focus: Vorbild Delfinhaut: Elastisches Material vermindert Reibungswiderstand bei Schiffen

Für eine elegante und ökonomische Fortbewegung im Wasser geben Delfine den Wissenschaftlern ein exzellentes Vorbild. Die flinken Säuger erzielen erstaunliche Schwimmleistungen, deren Ursachen einerseits in der Körperform und andererseits in den elastischen Eigenschaften ihrer Haut zu finden sind. Letzteres Phänomen ist bereits seit Mitte des vorigen Jahrhunderts bekannt, konnte aber bislang nicht erfolgreich auf technische Anwendungen übertragen werden. Experten des Fraunhofer IFAM und der HSVA GmbH haben nun gemeinsam mit zwei weiteren Forschungspartnern eine Oberflächenbeschichtung entwickelt, die ähnlich wie die Delfinhaut den Strömungswiderstand im Wasser messbar verringert.

Delfine haben eine glatte Haut mit einer darunter liegenden dicken, nachgiebigen Speckschicht. Diese speziellen Hauteigenschaften führen zu einer signifikanten...

Im Focus: Kaltes Wasser: Und es bewegt sich doch!

Bei minus 150 Grad Celsius flüssiges Wasser beobachten, das beherrschen Chemiker der Universität Innsbruck. Nun haben sie gemeinsam mit Forschern in Schweden und Deutschland experimentell nachgewiesen, dass zwei unterschiedliche Formen von Wasser existieren, die sich in Struktur und Dichte stark unterscheiden.

Die Wissenschaft sucht seit langem nach dem Grund, warum ausgerechnet Wasser das Molekül des Lebens ist. Mit ausgefeilten Techniken gelingt es Forschern am...

Im Focus: Hyperspektrale Bildgebung zur 100%-Inspektion von Oberflächen und Schichten

„Mehr sehen, als das Auge erlaubt“, das ist ein Anspruch, dem die Hyperspektrale Bildgebung (HSI) gerecht wird. Die neue Kameratechnologie ermöglicht, Licht nicht nur ortsaufgelöst, sondern simultan auch spektral aufgelöst aufzuzeichnen. Das bedeutet, dass zur Informationsgewinnung nicht nur herkömmlich drei spektrale Bänder (RGB), sondern bis zu eintausend genutzt werden.

Das Fraunhofer IWS Dresden entwickelt eine integrierte HSI-Lösung, die das Potenzial der HSI-Technologie in zuverlässige Hard- und Software überführt und für...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Plants are networkers

19.06.2017 | Event News

Digital Survival Training for Executives

13.06.2017 | Event News

Global Learning Council Summit 2017

13.06.2017 | Event News

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

EUROSTARS-Projekt gestartet - mHealth-Lösung: time4you Forschungs- und Entwicklungspartner bei IMPACHS

28.06.2017 | Unternehmensmeldung

Proteine entdecken, zählen, katalogisieren

28.06.2017 | Biowissenschaften Chemie

Neue Scheinwerfer-Dimension: Volladaptive Lichtverteilung in Echtzeit

28.06.2017 | Automotive