Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Fruchtbar oder resistent gegen Mehltau?

12.11.2010
Mehltau befällt Nutz- und Zierpflanzen und verursacht zusammen mit anderen Krankheitserregern bei Nahrungspflanzen riesige Ernteverluste.

Trotz jahrzehntelanger Forschung ist bislang wenig darüber bekannt, welche molekularen Komponenten es diesem Pilz ermöglichen, in die Epidermiszellen der Wirtspflanzen einzudringen und welche Mechanismen Pflanzen anfällig für Mehltau-Infektionen machen. Jetzt hat ein europäisches Forschungsteam unter der Leitung von Ueli Grossniklaus, Pflanzengenetiker an der Universität Zürich, in «Science» Erkenntnisse publiziert, die ein völlig neues Licht auf die Mehltau-Anfälligkeit bei Pflanzen wirft.

Ueli Grossniklaus, Professor für Pflanzengenetik an der Universität Zürich, befasst sich mit den molekularen Mechanismen der Reproduktion bei Pflanzen. Vor einigen Jahren identifizierte er und sein Team zwei Gene namens Nortia und Feronia, die eine zentrale Rolle bei der Kommunikation zwischen weiblichen und männlichen Zellen beim Befruchtungsprozess spielen. Bei Untersuchungen des so genannten Nortia-Gens machten die Forscher eine weitreichende Entdeckung: Die molekulare Struktur von Nortia ist derjenigen des Mlo-Gens der Gerste sehr ähnlich. Bei der Gerste ist Mlo für die Anfälligkeit für Mehltauinfektionen verantwortlich und Mlo-Mutanten sind gegen eine Vielzahl von Mehltau-Stämmen resistent. In der Züchtung von Saatgerste wird dieser einzig bekannte dauerhafte Resistenzmechanismus denn auch intensiv genutzt: Pflanzeneigene Resistenzen tragen dazu bei, Ernteausfälle zu verhindern und den Pestizideinsatz zu verringern. Gerstenpflanzen sind resistent gegen Mehltau, wenn ihnen das Mlo-Gen fehlt. Über molekulare Komponenten, die es dem Mehltau-Pilz ermöglichen in die Blattepidermiszellen einzudringen, war bislang nur wenig bekannt gewesen.

Ähnliche Kommunikationsmoleküle bei Befruchtungsprozess und Pilzbefall
Nortia und Feronia regulieren bei Blütenpflanzen das Spitzenwachstum des Pollenschlauchs bei der Penetration des weiblichen Geschlechtsapparats. Analog wie Pollenschläuche durchdringen auch Pilzhyphen pflanzliches Gewebe durch Spitzenwachstum. Bis in die Mitte des 19. Jahrhunderts wurden Pollenschläuche denn auch als pilzähnliche Krankheitserreger aufgefasst, bevor ihre wahre Rolle für den Befruchtungsprozess erkannt wurde. Die Forscher untersuchten deshalb, ob zwischen dem Spitzenwachstum von Pollenschläuchen und dem von Pilzhyphen ein Zusammenhang besteht.

«Das Nortia-Gen wird nur im Geschlechtsapparat der Pflanze exprimiert. Es kann somit nicht für die Anfälligkeit auf Mehltau verantwortlich sein», erläutert Grossniklaus die nächste Hürde in seiner grundlegenden Forschungsarbeit. Deshalb untersuchten die Forscher Feronia, die zweite Mutante, die für die Pollenschlaucherkennung wichtig ist. Im Gegensatz zu Nortia ist Feronia in allen Pflanzenteilen aktiv, also auch in der Blattepidermis. In Zusammenarbeit mit der Forschungsgruppe von Ralph Panstruga vom Max Planck Institut für Züchtungsforschung in Köln konnten die Forscher nachweisen, dass Arabidopsis thaliana-Pflanzen mit dem Wildform Feronia-Gen anfällig auf Mehltau sind. Pflanzen mit inaktiviertem Feronia-Gen dagegen sind resistent gegen Mehltau. Doch diese Resistenz ist für die Pflanze mit einem hohen Preis verbunden: Die Pflanze ist unfruchtbar. Beide Erkennungsprozesse – Steuerung des Spitzenwachstums von Pollenschläuchen und von Pilzhyphen – scheinen also auf molekularer Ebene die gleichen oder wenigstens sehr ähnliche Moleküle zu nutzen. Dazu Grossniklaus: «Das erklärt, weshalb Pflanzen im Lauf der Evolution das Gen für die Mehltauanfälligkeit nicht loswerden konnten.»

Die neuen Resultate werden von Mehltau-Forschern weltweit mit grossem Interesse aufgenommen, da die Signalwege bei der Mehltau-Infektion immer noch schlecht verstanden werden. Angesichts der stetig wachsenden Weltbevölkerung wäre es wichtig, neben Gerste weitere, dauerhaft gegen Mehltau resistente Nahrungspflanzen züchten zu können. Die enge Koppelung von Mehltau-Anfälligkeit und Fruchtbarkeit zeigt aber, wie schwierig dieser Weg sein wird.

Literatur:
Sharon A. Kessler, Hiroko Shimosato-Asano, Nana Friderike Keinath, Samuel Elias Wuest, Gwyneth Ingram, Ralph Panstruga and Ueli Grossniklaus, Conserved molecular components for pollen tube reception and fungal invasion, in: Science, 12. November 2010, Vol. 330. no. 6006, pp. 968 – 971, 
DOI: 10.1126/science.1195211
Kontakt:
Prof. Ueli Grossniklaus, Institut für Pflanzenbiologie, Universität Zürich
Tel. +41 44 634 82 40,
E-Mail:π grossnik@botinst.uzh.ch

Beat Müller | idw
Weitere Informationen:
http://www.uzh.ch/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Agrar- Forstwissenschaften:

nachricht Bäume im Klimawandel: Schneller groß mit leichterem Holz
14.08.2018 | Technische Universität München

nachricht Göttinger Agrarökologen erforschen Nahrungsnetze von Bestäubern und natürlichen Gegenspielern
07.08.2018 | Georg-August-Universität Göttingen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Agrar- Forstwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Farbeffekte durch transparente Nanostrukturen aus dem 3D-Drucker

Neues Design-Tool erstellt automatisch 3D-Druckvorlagen für Nanostrukturen zur Erzeugung benutzerdefinierter Farben | Wissenschaftler präsentieren ihre Ergebnisse diese Woche auf der angesehenen SIGGRAPH-Konferenz

Die meisten Objekte im Alltag sind mit Hilfe von Pigmenten gefärbt, doch dies hat einige Nachteile: Die Farben können verblassen, künstliche Pigmente sind oft...

Im Focus: Color effects from transparent 3D-printed nanostructures

New design tool automatically creates nanostructure 3D-print templates for user-given colors
Scientists present work at prestigious SIGGRAPH conference

Most of the objects we see are colored by pigments, but using pigments has disadvantages: such colors can fade, industrial pigments are often toxic, and...

Im Focus: Eisen und Titan in der Atmosphäre eines Exoplaneten entdeckt

Forschende der Universitäten Bern und Genf haben erstmals in der Atmosphäre eines Exoplaneten Eisen und Titan nachgewiesen. Die Existenz dieser Elemente in Gasform wurde von einem Team um den Berner Astronomen Kevin Heng theoretisch vorausgesagt und konnte nun von Genfern Astronominnen und Astronomen bestätigt werden.

Planeten in anderen Sonnensystemen, sogenannte Exoplaneten, können sehr nah um ihren Stern kreisen. Wenn dieser Stern viel heisser ist als unsere Sonne, dann...

Im Focus: Magnetische Antiteilchen eröffnen neue Horizonte für die Informationstechnologie

Computersimulationen zeigen neues Verhalten von Antiskyrmionen bei zunehmenden elektrischen Strömen

Skyrmionen sind magnetische Nanopartikel, die als vielversprechende Kandidaten für neue Technologien zur Datenspeicherung und Informationsverarbeitung gelten....

Im Focus: Unraveling the nature of 'whistlers' from space in the lab

A new study sheds light on how ultralow frequency radio waves and plasmas interact

Scientists at the University of California, Los Angeles present new research on a curious cosmic phenomenon known as "whistlers" -- very low frequency packets...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

LaserForum 2018 thematisiert die 3D-Fertigung von Komponenten

17.08.2018 | Veranstaltungen

Aktuelles aus der Magnetischen Resonanzspektroskopie

16.08.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Oktober 2018

16.08.2018 | Veranstaltungen

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

Bionik im Leichtbau

17.08.2018 | Verfahrenstechnologie

Klimafolgenforschung in Hannover: Kleine Pflanzen gegen große Wellen

17.08.2018 | Biowissenschaften Chemie

HAWK-Ingenieurinnen und -Ingenieure entwickeln die leichteste 9to-LKW-Achse ihrer Art

17.08.2018 | Messenachrichten

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