Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie sich die Tomate den pflanzlichen Parasiten Teufelszwirn vom Stängel hält

29.07.2016

Tübinger Forscher entdecken den Mechanismus der Erkennung des Schmarotzers als Grundlage der natürlichen Resistenz

Weltweit gibt es mehr als 4.500 Pflanzenarten, die parasitisch von und auf anderen Pflanzen leben. Im Nutzpflanzenanbau richten einige dieser Arten großen Schaden an, bis hin zum vollständigen Ernteverlust. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus der Arbeitsgruppe von Dr. Markus Albert vom Zentrum für Molekularbiologie der Pflanzen (ZMBP) der Universität Tübingen haben in Kooperation mit Professor Cyril Zipfel und Matthew Smoker vom Sainsbury Laboratory im englischen Norwich nun untersucht, wie einige Pflanzenarten durch eine natürliche Resistenz pflanzliche Parasiten abwehren können.


Bei der Buntnessel gelingt dem Teufelszwirn die Infektion. Mit seinen Saugorganen, den Haustorien, entzieht er der Wirtspflanze Nährstoffe, Wasser und Kohlenhydrate.

Foto: Ursula Fürst/ZMBP, Universität Tübingen

Ihre Forschungsobjekte sind Kultursorten der Tomate, bei denen der Parasit Teufelszwirn vergeblich seine Saugorgane zu den Leitgeweben ausstreckt. Die Forscher entdeckten ein Gen bei der Tomate, das ihr die Erkennung des Teufelszwirns ermöglicht und einen Mechanismus der angeborenen Immunität in Gang setzt.

Dieser war bisher nur aus der Abwehr der Pflanze gegen mikrobielle Krankheitserreger, Insekten oder Spinnentiere bekannt. Die Ergebnisse geben neue Hinweise, wie Nutzpflanzen besser gegen pflanzliche Parasiten geschützt werden können. Die Studie erscheint in der Fachzeitschrift Science.

Als Teufelszwirn oder Seide werden Pflanzen der Gattung Cuscuta bezeichnet, die alle parasitisch auf anderen Pflanzen leben. Ohne Blätter und Wurzeln winden sie sich um die Sprosse meist krautiger, zweikeimblättriger Pflanzen und infizieren diese, indem sie mit speziellen Saugorganen, den Haustorien, einen Kontakt zu deren Leitgeweben herstellen.

Über diese Verbindung entziehen die Parasiten dem Wirt Nährstoffe, Wasser und auch Kohlenhydrate. Die stark geschwächte Pflanze stirbt meist ab, ohne Samen und Früchte auszubilden. Als eine der wenigen resistenten Arten lässt die Tomate (Solanum lycopersicum) die Cuscuta-Haustorien nicht in ihren Spross einwachsen, indem sie ein korkig-holziges Schutzgewebe bildet. In diesem Fall stirbt der Teufelszwirn ab, weil er nicht an die notwendigen Nährstoffe kommt.

Dem Forscherteam gelang es mithilfe von Kreuzungen der Kulturtomate und einer wilden Tomatenart (Solanum pennellii), ein für die Resistenz gegen den Teufelszwirn mitverantwortliches Gen zu entdecken und zu isolieren. „Im Erbgut der Tomate kodiert es für einen Rezeptor, der auf der Oberfläche der Tomatenzellen sitzt“, erklärt Markus Albert. „Er erkennt ein molekulares Muster des Teufelszwirns.“

Habe der Rezeptor das Signal von der Ankunft des Parasiten erhalten, funktioniere er als molekularer Schalter, der bestimmte Immunantworten der Tomate auslöse. Das führe zu einer gesteigerten Resistenz der unfreiwilligen Wirtspflanze. „Die Tomatenpflanze erkennt Pflanzenparasiten in ganz ähnlicher Weise, wie sie auch eindringende Bakterien wahrnehmen kann“, sagt der Wissenschaftler.

Dies sei überraschend, weil sich Parasit und Wirt als Pflanzen aus Sicht der Evolution sehr nahe stehen – „zumindest im Vergleich mit den Modellen Pflanze und Mikrobe oder Pflanze und Insekt“, sagt Albert. Bisher seien ein Mechanismus, mit dem Pflanzen andere Pflanzen als fremd erkennen, beziehungsweise molekulare Muster, die eine parasitische Pflanze als fremd kennzeichnen, unbekannt gewesen.

Durch die neuen Ergebnisse habe man nun in der Grundlagenforschung bessere Ansatzpunkte, den Dialog zwischen Pflanzen auf zellulärer Ebene zu verstehen. „Außerdem stehen durch diese Entdeckung Pflanzenforschern neue Möglichkeiten zur Verfügung, Nutzpflanzen zu kreieren, die für parasitische Pflanzen weniger anfällig sind.“

Publikation:
Volker Hegenauer, Ursula Fürst, Bettina Kaiser, Matthew Smoker, Cyril Zipfel, Georg Felix, Mark Stahl und Markus Albert: Detection of the Plant Parasite Cuscuta reflexa by a Tomato Cell Surface Receptor. Science, 29. Juli 2016. Doi: 10.1126/science.aaf3919

Kontakt:
Dr. Markus Albert
Universität Tübingen
Zentrum für Molekularbiologie der Pflanzen (ZMBP)
Telefon +49 7071 29-76669
Mobil: +49 176 25252196
markus.albert[at]uni-tuebingen.de

Antje Karbe | Eberhard Karls Universität Tübingen

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Antibiotikaresistente Erreger in Haushaltsgeräten
16.02.2018 | Hochschule Rhein-Waal

nachricht Stammbaum der Tagfalter erstmalig umfassend neu aufgestellt
16.02.2018 | Stiftung Zoologisches Forschungsmuseum Alexander Koenig, Leibniz-Institut für Biodiversität der Tiere

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: Erste integrierte Schaltkreise (IC) aus Plastik

Erstmals ist es einem Forscherteam am Max-Planck-Institut (MPI) für Polymerforschung in Mainz gelungen, einen integrierten Schaltkreis (IC) aus einer monomolekularen Schicht eines Halbleiterpolymers herzustellen. Dies erfolgte in einem sogenannten Bottom-Up-Ansatz durch einen selbstanordnenden Aufbau.

In diesem selbstanordnenden Aufbauprozess ordnen sich die Halbleiterpolymere als geordnete monomolekulare Schicht in einem Transistor an. Transistoren sind...

Im Focus: Quantenbits per Licht übertragen

Physiker aus Princeton, Konstanz und Maryland koppeln Quantenbits und Licht

Der Quantencomputer rückt näher: Neue Forschungsergebnisse zeigen das Potenzial von Licht als Medium, um Informationen zwischen sogenannten Quantenbits...

Im Focus: Demonstration of a single molecule piezoelectric effect

Breakthrough provides a new concept of the design of molecular motors, sensors and electricity generators at nanoscale

Researchers from the Institute of Organic Chemistry and Biochemistry of the CAS (IOCB Prague), Institute of Physics of the CAS (IP CAS) and Palacký University...

Im Focus: Das VLT der ESO arbeitet erstmals wie ein 16-Meter-Teleskop

Erstes Licht für das ESPRESSO-Instrument mit allen vier Hauptteleskopen

Das ESPRESSO-Instrument am Very Large Telescope der ESO in Chile hat zum ersten Mal das kombinierte Licht aller vier 8,2-Meter-Hauptteleskope nutzbar gemacht....

Im Focus: Neuer Quantenspeicher behält Information über Stunden

Information in einem Quantensystem abzuspeichern ist schwer, sie geht meist rasch verloren. An der TU Wien erzielte man nun ultralange Speicherzeiten mit winzigen Diamanten.

Mit Quantenteilchen kann man Information speichern und manipulieren – das ist die Basis für viele vielversprechende Technologien, vom hochsensiblen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Auf der grünen Welle in die Zukunft des Mobilfunks

16.02.2018 | Veranstaltungen

Smart City: Interdisziplinäre Konferenz zu Solarenergie und Architektur

15.02.2018 | Veranstaltungen

Forschung für fruchtbare Böden / BonaRes-Konferenz 2018 versammelt internationale Bodenforscher

15.02.2018 | Veranstaltungen

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

Erste integrierte Schaltkreise (IC) aus Plastik

17.02.2018 | Energie und Elektrotechnik

Stammbaum der Tagfalter erstmalig umfassend neu aufgestellt

16.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Neue Strategien zur Behandlung chronischer Nierenleiden kommen aus der Tierwelt

16.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

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