Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Trickreiche Parasiten

04.04.2014

Pflanzen haben im Lauf der Evolution „gelernt“, wie sie sich gegen Schmarotzer wehren können. Das Wachstum von parasitierenden Fadenwürmern unterbinden sie, indem sie mithilfe von Sauerstoffradikalen befallene Wurzelzellen absterben lassen. Rübenzystennematoden nutzen diese Abwehrstrategie des Wirts jedoch gezielt, um sich noch besser Nährstoffe zuzuführen. Das haben Forscher der Universität Bonn mit Kollegen aus Polen und Spanien herausgefunden. Die Ergebnisse sind nun im Fachjournal „Science Signaling“ veröffentlicht.

Sauerstoffradikale gelten als gefährlich, weil sie für die Schädigung von Proteinen, Membranen und Erbgut verantwortlich gemacht werden. Im Organismus entstehen sie zum Beispiel als Nebenprodukt der Zellatmung.


Erforschen die Tricks parasitischer Fadenwürmer: Christiane Matera, Prof. Dr. Florian Grundler und Dr. Shahid Siddique (von links) vom INRES der Universität Bonn mit Proben der Ackerschmalwand.

(c) Foto: Barbara Frommann/Uni Bonn

Pflanzen nutzen die Sauerstoffradikale als Waffe gegen Schädlinge. Bereits in geringen Konzentrationen können sie eine Form des programmierten Zelltodes auslösen, wodurch von Krankheitserregern befallene Zellen zugrunde gehen. „In Pflanzen sind Sauerstoffradikale aber nicht nur Auslöser des Zelltodes. Als Signalmoleküle sorgen sie mit dafür, dass sich der Zelltod im Gewebe nicht immer weiter ausbreitet“, sagt Prof. Dr. Florian Grundler von der Molekularen Phytomedizin am Institut für Nutzpflanzenwissenschaften und Ressourcenschutz (INRES) der Universität Bonn.

Die Wissenschaftler des INRES der Universität Bonn haben nun mit ihren Kollegen der Landwirtschaftlichen Universität Warschau (Polen) und der Polytechnischen Universität Madrid (Spanien) eine unerwartete Entdeckung gemacht: An der Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) konnten sie nachweisen, dass die Sauerstoffradikale im Kampf gegen den Rübenzystennematoden (Heterodera schachtii) nicht nur eine stumpfe Waffe sind, sondern den Schädling sogar fördern.

„Diese mikroskopisch kleinen Würmer aus der Gruppe der Nematoden nutzen die Wirkung reaktiver Sauerstoffspezies der befallenen Pflanze für ihre eigenen Zwecke – der Nahrungsbeschaffung“, berichtet Erstautor Dr. Shahid Siddique vom INRES.

Die kleinen Würmer richten an Nutzpflanzen großen Schaden an

Nematoden sind wichtige Schaderreger von Nutzpflanzen wie Getreide, Zuckerrüben und Kartoffeln. Einige Arten regen Zellen zur Bildung von Wucherungen im Inneren der Wurzeln an, die die Nematoden ernähren. Über Wochen saugen sie mit Hilfe eines mikroskopisch kleinen Stachels an diesen Nährzellen. „Diese Form der Parasitierung verursacht schwere Entwicklungsstörungen der Pflanze und damit große Ertragsverluste“, sagt Dr. Siddique.

Das Team um Prof. Grundler schaltete in der Ackerschmalwand ein Gen stumm, wodurch die Bildung der Sauerstoffradikale unterbunden wurde und die Entwicklung der Nährzellen stark abgeschwächt war. Meist starben die Wurzelzellen ab, sobald die Nematodenlarven versuchten, sie zu parasitieren. Gelang es den Nematoden dennoch zu schmarotzen, so blieben sie stark in ihrer Entwicklung zurück. Dagegen konnten sich die Parasiten in Pflanzen mit einer gesteigerten Sauerstoffradikalbildung deutlich besser entwickeln.

Die Ergebnisse erklären unter anderem, warum es den Nematoden gelingt, über eine so lange Zeit Pflanzenzellen am Leben zu erhalten und zu parasitieren. Durch ein besonderes Verhalten und ihre Fähigkeit, die Entwicklung von Pflanzenzellen zu beeinflussen, umgehen sie gezielt die Abwehrfunktion der Pflanze und nutzen deren Selbstschutz, um die Bildung der Nährzellen zu stimulieren. In keinem anderen Fall konnte bisher gezeigt werden, dass Krankheitserreger die pflanzeneigene Abwehr gezielt für die eigene Entwicklung nutzen. Prof. Grundler: „Unsere Ergebnisse stellen die Funktion der Sauerstoffradikale in der Pflanze in ein neues Licht. Das hat nicht nur Bedeutung in der Grundlagenforschung, sondern kann nun in der Pflanzenzüchtung gezielt genutzt werden.“

Publikation: Parasitic Worms Stimulate Host NADPH Oxidases to Produce Reactive Oxygen Species that Limit Plant Cell Death and Promote Infection, Science Signaling, DOI: 10.1126/scisignal.2004777

Kontakt:

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

Dr. Shahid Siddique
INRES Molekulare Phytomedizin
Tel. 0228/733069
E-Mail: siddique@uni-bonn.de

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

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Licht zur Herstellung energiereicher Chemikalien nutzen
22.05.2018 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

nachricht Junger Embryo verspeist gefährliche Zelle
22.05.2018 | Rudolf-Virchow-Zentrum für Experimentelle Biomedizin der Universität Würzburg

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: Bose-Einstein-Kondensat im Riesenatom - Universität Stuttgart untersucht exotisches Quantenobjekt

Passt eine ultrakalte Wolke aus zehntausenden Rubidium-Atomen in ein einzelnes Riesenatom? Forscherinnen und Forschern am 5. Physikalischen Institut der Universität Stuttgart ist dies erstmals gelungen. Sie zeigten einen ganz neuen Ansatz, die Wechselwirkung von geladenen Kernen mit neutralen Atomen bei weitaus niedrigeren Temperaturen zu untersuchen, als es bisher möglich war. Dies könnte einen wichtigen Schritt darstellen, um in Zukunft quantenmechanische Effekte in der Atom-Ion Wechselwirkung zu studieren. Das renommierte Fachjournal Physical Review Letters und das populärwissenschaftliche Begleitjournal Physics berichteten darüber.*)

In dem Experiment regten die Forscherinnen und Forscher ein Elektron eines einzelnen Atoms in einem Bose-Einstein-Kondensat mit Laserstrahlen in einen riesigen...

Im Focus: Algorithmen für die Leberchirurgie – weltweit sicherer operieren

Die Leber durchlaufen vier komplex verwobene Gefäßsysteme. Die chirurgische Entfernung von Tumoren ist daher oft eine schwierige Aufgabe. Das Fraunhofer-Institut für Bildgestützte Medizin MEVIS hat Algorithmen entwickelt, die die Bilddaten von Patienten analysieren und chirurgische Risiken berechnen. Leberkrebsoperationen werden damit besser planbar und sicherer.

Jährlich erkranken weltweit 750.000 Menschen neu an Leberkrebs, viele weitere entwickeln Lebermetastasen aufgrund anderer Krebserkrankungen. Ein chirurgischer...

Im Focus: Positronen leuchten besser

Leuchtstoffe werden schon lange benutzt, im Alltag zum Beispiel im Bildschirm von Fernsehgeräten oder in PC-Monitoren, in der Wissenschaft zum Untersuchen von Plasmen, Teilchen- oder Antiteilchenstrahlen. Gleich ob Teilchen oder Antiteilchen – treffen sie auf einen Leuchtstoff auf, regen sie ihn zum Lumineszieren an. Unbekannt war jedoch bisher, dass die Lichtausbeute mit Elektronen wesentlich niedriger ist als mit Positronen, ihren Antiteilchen. Dies hat Dr. Eve Stenson im Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) in Garching und Greifswald jetzt beim Vorbereiten von Experimenten mit Materie-Antimaterie-Plasmen entdeckt.

„Wäre Antimaterie nicht so schwierig herzustellen, könnte man auf eine Ära hochleuchtender Niederspannungs-Displays hoffen, in der die Leuchtschirme nicht von...

Im Focus: Erklärung für rätselhafte Quantenoszillationen gefunden

Sogenannte Quanten-Vielteilchen-„Scars“ lassen Quantensysteme länger außerhalb des Gleichgewichtszustandes verweilen. Studie wurde in Nature Physics veröffentlicht

Forschern der Harvard Universität und des MIT war es vor kurzem gelungen, eine Rekordzahl von 53 Atomen einzufangen und ihren Quantenzustand einzeln zu...

Im Focus: Explanation for puzzling quantum oscillations has been found

So-called quantum many-body scars allow quantum systems to stay out of equilibrium much longer, explaining experiment | Study published in Nature Physics

Recently, researchers from Harvard and MIT succeeded in trapping a record 53 atoms and individually controlling their quantum state, realizing what is called a...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

48V im Fokus!

21.05.2018 | Veranstaltungen

„Data Science“ – Theorie und Anwendung: Internationale Tagung unter Leitung der Uni Paderborn

18.05.2018 | Veranstaltungen

Visual-Computing an Bord der MS Wissenschaft

17.05.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

48V im Fokus!

21.05.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Bose-Einstein-Kondensat im Riesenatom - Universität Stuttgart untersucht exotisches Quantenobjekt

18.05.2018 | Physik Astronomie

Countdown für Kilogramm, Kelvin und Co.

18.05.2018 | Physik Astronomie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics