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 Pfeilgiftfrösche machen auf „Kommando“ Brutpflege für fremde Kaulquappen
20.09.2017 | Veterinärmedizinische Universität Wien

nachricht Molekulare Kraftmesser
20.09.2017 | Max-Planck-Institut für Biochemie

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: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Im Focus: Hochautomatisiertes Fahren bei Schnee und Regen: Robuste Warnehmung dank intelligentem Sensormix

Schlechte Sichtverhältnisse bei Regen oder Schnellfall sind für Menschen und hochautomatisierte Fahrzeuge eine große Herausforderung. Im europäischen Projekt RobustSENSE haben die Forscher von Fraunhofer FOKUS mit 14 Partnern, darunter die Daimler AG und die Robert Bosch GmbH, in den vergangenen zwei Jahren eine Softwareplattform entwickelt, auf der verschiedene Sensordaten von Kamera, Laser, Radar und weitere Informationen wie Wetterdaten kombiniert werden. Ziel ist, eine robuste und zuverlässige Wahrnehmung der Straßensituation unabhängig von der Komplexität und der Sichtverhältnisse zu gewährleisten. Nach der virtuellen Erprobung des Systems erfolgt nun der Praxistest, unter anderem auf dem Berliner Testfeld für hochautomatisiertes Fahren.

Starker Schneefall, ein Ball rollt auf die Fahrbahn: Selbst ein Mensch kann mitunter nicht schnell genug erkennen, ob dies ein gefährlicher Gegenstand oder...

Im Focus: Ultrakurze Momentaufnahmen der Dynamik von Elektronen in Festkörpern

Mit Hilfe ultrakurzer Laser- und Röntgenblitze haben Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik (Garching bei München) Schnappschüsse der bislang kürzesten Bewegung von Elektronen in Festkörpern gemacht. Die Bewegung hielt 750 Attosekunden lang an, bevor sie abklang. Damit stellten die Wissenschaftler einen neuen Rekord auf, ultrakurze Prozesse innerhalb von Festkörpern aufzuzeichnen.

Wenn Röntgenstrahlen auf Festkörpermaterialien oder große Moleküle treffen, wird ein Elektron von seinem angestammten Platz in der Nähe des Atomkerns...

Im Focus: Ultrafast snapshots of relaxing electrons in solids

Using ultrafast flashes of laser and x-ray radiation, scientists at the Max Planck Institute of Quantum Optics (Garching, Germany) took snapshots of the briefest electron motion inside a solid material to date. The electron motion lasted only 750 billionths of the billionth of a second before it fainted, setting a new record of human capability to capture ultrafast processes inside solids!

When x-rays shine onto solid materials or large molecules, an electron is pushed away from its original place near the nucleus of the atom, leaving a hole...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Höher - schneller - weiter: Der Faktor Mensch in der Luftfahrt

20.09.2017 | Veranstaltungen

Wälder unter Druck: Internationale Tagung zur Rolle von Wäldern in der Landschaft an der Uni Halle

20.09.2017 | Veranstaltungen

7000 Teilnehmer erwartet: 69. Urologen-Kongress startet heute in Dresden

20.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Drohnen sehen auch im Dunkeln

20.09.2017 | Informationstechnologie

Pfeilgiftfrösche machen auf „Kommando“ Brutpflege für fremde Kaulquappen

20.09.2017 | Biowissenschaften Chemie

Frühwarnsystem für gefährliche Gase: TUHH-Forscher erreichen Meilenstein

20.09.2017 | Energie und Elektrotechnik