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 Sollbruchstellen im Rückgrat - Bioabbaubare Polymere durch chemische Gasphasenabscheidung
02.12.2016 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

nachricht "Fingerabdruck" diffuser Protonen entschlüsselt
02.12.2016 | Universität Leipzig

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: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Im Focus: Neuer Rekord an BESSY II: 10 Millionen Ionen erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühlt

Magnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden und Japan hat einen neuen Temperaturrekord für sogenannte Quadrupol-Ionenfallen erreicht, in denen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parkinson-Krankheit und Dystonien: DFG-Forschergruppe eingerichtet

02.12.2016 | Förderungen Preise

Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave

02.12.2016 | Studien Analysen

Nach der Befruchtung übernimmt die Eizelle die Führungsrolle

02.12.2016 | Biowissenschaften Chemie