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 Forscher finden neue Ansätze gegen Wirkstoffresistenzen in der Tumortherapie
15.12.2017 | Universität Leipzig

nachricht Moos verdoppelte mehrmals sein Genom
15.12.2017 | Philipps-Universität Marburg

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: Immunsystem - Blutplättchen können mehr als bislang bekannt

LMU-Mediziner zeigen eine wichtige Funktion von Blutplättchen auf: Sie bewegen sich aktiv und interagieren mit Erregern.

Die aktive Rolle von Blutplättchen bei der Immunabwehr wurde bislang unterschätzt: Sie übernehmen mehr Funktionen als bekannt war. Das zeigt eine Studie von...

Im Focus: First-of-its-kind chemical oscillator offers new level of molecular control

DNA molecules that follow specific instructions could offer more precise molecular control of synthetic chemical systems, a discovery that opens the door for engineers to create molecular machines with new and complex behaviors.

Researchers have created chemical amplifiers and a chemical oscillator using a systematic method that has the potential to embed sophisticated circuit...

Im Focus: Nanostrukturen steuern Wärmetransport: Bayreuther Forscher entdecken Verfahren zur Wärmeregulierung

Der Forschergruppe von Prof. Dr. Markus Retsch an der Universität Bayreuth ist es erstmals gelungen, die von der Temperatur abhängige Wärmeleitfähigkeit mit Hilfe von polymeren Materialien präzise zu steuern. In der Zeitschrift Science Advances werden diese fortschrittlichen, zunächst für Laboruntersuchungen hergestellten Funktionsmaterialien beschrieben. Die hiermit gewonnenen Erkenntnisse sind von großer Relevanz für die Entwicklung neuer Konzepte zur Wärmedämmung.

Von Schmetterlingsflügeln zu neuen Funktionsmaterialien

Im Focus: Lange Speicherung photonischer Quantenbits für globale Teleportation

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik erreichen mit neuer Speichertechnik für photonische Quantenbits Kohärenzzeiten, welche die weltweite...

Im Focus: Long-lived storage of a photonic qubit for worldwide teleportation

MPQ scientists achieve long storage times for photonic quantum bits which break the lower bound for direct teleportation in a global quantum network.

Concerning the development of quantum memories for the realization of global quantum networks, scientists of the Quantum Dynamics Division led by Professor...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Call for Contributions: Tagung „Lehren und Lernen mit digitalen Medien“

15.12.2017 | Veranstaltungen

Die Stadt der Zukunft nachhaltig(er) gestalten: inter 3 stellt Projekte auf Konferenz vor

15.12.2017 | Veranstaltungen

Mit allen Sinnen! - Sensoren im Automobil

14.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Weltrekord: Jülicher Forscher simulieren Quantencomputer mit 46 Qubits

15.12.2017 | Informationstechnologie

Wackelpudding mit Gedächtnis – Verlaufsvorhersage für handelsübliche Lacke

15.12.2017 | Verfahrenstechnologie

Forscher vereinfachen Installation und Programmierung von Robotersystemen

15.12.2017 | Energie und Elektrotechnik