Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Pflanzenschädling programmiert Wurzeln um

29.09.2015

Mikroskopisch kleine Fadenwürmer (Nematoden) leben wie die Maden im Speck: Sie dringen in Wurzeln von Rüben, Kartoffeln oder Sojabohnen ein und saugen dort an energiereichen Pflanzenzellen. Wie sie das genau machen, war bislang unbekannt. Wissenschaftler der Universität Bonn haben nun mit einem internationalen Team herausgefunden, dass die Nematoden selbst ein Pflanzenhormon herstellen, um das Wachstum spezieller Nährzellen in den Wurzeln zu stimulieren. Diese Zellen versorgen die Parasiten mit allem, was nötig ist. Die Ergebnisse sind nun im Fachjournal „Proceedings of the National Academy of Sciences“ (PNAS) veröffentlicht.

Der Rübenzystennematode (Heterodera schachtii) ist mit weniger als einem Millimeter Länge ein Winzling, führt aber im Zuckerrübenanbau zu riesigen Ertragseinbußen. Befallene Rüben werden nicht so groß wie normal, sie bilden vermehrt Seitenwurzeln aus und der Zuckerertrag geht drastisch zurück.


Der Rübenzystennematode (Heterodera schachtii) saugt an einer Wurzel, die er mithilfe eines Pflanzenhormons umprogrammiert.

(c) Foto: Zoran Radakovic

Gerade in traditionellen Anbaugebieten wie dem Bonner Raum macht der Schädling als Verursacher der gefürchteten „Rübenmüdigkeit“ von sich Reden. Bis heute war allerdings nicht klar, wie die Nematoden die Entwicklung eines Nährzellensystems im Inneren der Wurzel stimulieren, das sie als Nahrungsquelle unbedingt brauchen.

Es entsteht dadurch, dass sich Zellen vermehrt teilen, miteinander verschmelzen und schließlich anschwellen. „Schon lange stand die Hypothese im Raum, dass für die Bildung des Nährzellensystems Pflanzenhormone eine Rolle spielen“, sagt Prof. Dr. Florian Grundler von der Molekularen Phytomedizin der Universität Bonn.

Da die Nematoden nach dem Eindringen in die Wurzel ihre Fähigkeit zur Fortbewegung verlieren, seien sie im besonderen Maße auf die Entwicklung des tumorartigen Nährzellengewebes angewiesen.

Schädling nutzt Abbauprodukte seines Stoffwechsels

Zusammen mit Wissenschaftlern aus Columbia (USA), Olomouc (Tschechien), Warschau (Polen), Osaka (Japan) und der Freien Universität Berlin haben die Forscher der Universität Bonn an der Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) als Modellpflanze herausgefunden, dass Rübenzystennematoden das Pflanzenhormon Cytokinin selbst herstellen.

„Den Nematoden ist es gelungen, ein Abbauprodukt des eigenen Stoffwechsels als Pflanzenhormon zur Steuerung der Entwicklung von Pflanzenzellen einzusetzen“, sagt Erstautor und Arbeitsgruppenleiter Dr. Shahid Siddique. Der Schädling programmiert die Pflanzenwurzeln so um, dass die Rüben das spezielle Nährgewebe ausbilden, das der Fadenwurm für sein Wachstum braucht.

Das Forscherteam wusste zunächst nicht, ob der Rübenschädling das Pflanzenhormon der Pflanze geschickt für sich nutzt oder es selbst herstellt. Die Wissenschaftler blockierten deshalb die Cytokinin-Produktion in der Pflanze – der Nematode wuchs trotzdem weiter, weil er nicht darauf angewiesen war. Erst als die Agrarexperten einen speziellen Rezeptor außer Kraft setzten, an den das Hormon andockt und der für die Ausbildung des Nährgewebes wichtig ist, darbten die Rübenschädlinge. „In diesem Fall nutzte Heterodera schachtii seine Fähigkeit, Cytokinin herzustellen, nichts mehr, weil der für ihn lebenswichtige Signalweg in den Wurzelzellen unterbrochen war“, erläutert Dr. Siddique.

Neue Optionen für die Pflanzenzüchtung

Obwohl es sich um ein Ergebnis aus der Grundlagenforschung handelt, eröffnet es absehbar neue Wege für die Pflanzenzüchtung. „Zum einen ist das Resultat ein wichtiger Beitrag zum grundlegenden Verständnis des Parasitismus bei Pflanzen, zum anderen kann es dazu beitragen, das Problem der Zystennematoden in wichtigen landwirtschaftlichen Kulturen bald auch in der Praxis zu verringern“, sagt Prof. Grundler. Nun, da durch die Forschung ein wichtiger Mechanismus gefunden worden sei, lasse sich nach einer geeigneten Strategie suchen, diesen gezielt in der Resistenzzüchtung zu nutzen.

Publikation: A parasitic nematode releases cytokinin that controls cell division and orchestrates feeding site formation in host plants, Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), DOI: 10.1073/pnas.1503657112

Kontakt für die Medien:

Prof. Dr. Florian Grundler
Molekulare Phytomedizin
Universität Bonn
Tel. 0228/731675
E-Mail: grundler@uni-bonn.de

Johannes Seiler | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-bonn.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Neue CRISPR-Methode enthüllt Genregulation einzelner Zellen
19.01.2017 | CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften

nachricht Neues Unterwasser-Observatorium bei Boknis Eck
19.01.2017 | GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

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: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Im Focus: Traffic jam in empty space

New success for Konstanz physicists in studying the quantum vacuum

An important step towards a completely new experimental access to quantum physics has been made at University of Konstanz. The team of scientists headed by...

Im Focus: Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

Wissenschaftler der TU Chemnitz präsentieren im Februar und März 2017 ein neues temporäres System zum Schutz gegen Hochwasser auf Baumessen in Chemnitz und Dresden

Auch die jüngsten Hochwasserereignisse zeigen, dass vielerorts das natürliche Rückhaltepotential von Uferbereichen schnell erschöpft ist und angrenzende...

Im Focus: Wie Darmbakterien krank machen

HZI-Forscher entschlüsseln Infektionsmechanismen von Yersinien und Immunantworten des Wirts

Yersinien verursachen schwere Darminfektionen. Um ihre Infektionsmechanismen besser zu verstehen, werden Studien mit dem Modellorganismus Yersinia...

Im Focus: How gut bacteria can make us ill

HZI researchers decipher infection mechanisms of Yersinia and immune responses of the host

Yersiniae cause severe intestinal infections. Studies using Yersinia pseudotuberculosis as a model organism aim to elucidate the infection mechanisms of these...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

Künftige Rohstoffexperten aus aller Welt in Freiberg zur Winterschule

18.01.2017 | Veranstaltungen

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer-Institute entwickeln zerstörungsfreie Qualitätsprüfung für Hybridgussbauteile

19.01.2017 | Verfahrenstechnologie

Kieler Forscher koordiniert millionenschweres Verbundprojekt in der Entzündungsforschung

19.01.2017 | Förderungen Preise

Neue CRISPR-Methode enthüllt Genregulation einzelner Zellen

19.01.2017 | Biowissenschaften Chemie