Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wenn Weinreben an Krebs leiden

04.03.2013
Krebserregende Bakterien befallen auch Weinreben und andere Pflanzen. Sie verändern das Erbgut ihrer Wirte in einer Weise, die komplexer ist als bislang gedacht. Das berichtet eine Würzburger Forschungsgruppe im Journal PLoS Genetics.

Bei Weinreben ist es die Maukekrankheit, bei Zuckerrüben der Wurzelkropf: Krebsartige Wucherungen an Pflanzen werden häufig durch das Bodenbakterium Agrobacterium tumefaciens verursacht.


Tumor an einem Rebstock (unten links), der dadurch kümmerlicher wächst als die Nachbarrebstöcke (oben links). Auf der rechten Seite ist ein Tumor zu sehen, der unter Laborbedingungen an der Modellpflanze Arabidopsis thaliana erzeugt wurde. Die Tumore und ihre Position an den Pflanzen sind rot eingerahmt.
Grafik: Rosalia Deeken

Im Wein- und Obstbau ist das ein Problem: Die erkrankten Pflanzen wachsen nicht mehr richtig, was zu erheblichen Ertragseinbußen führen kann. Im schlimmsten Fall sterben die Pflanzen sogar ab.

Meist dringen die Tumorbakterien an der Wurzel oder in Bodennähe am Stängel in die Pflanzen ein. Dann bringen sie deren Zellen dazu, sich unkontrolliert zu teilen – so entstehen Wucherungen, die den Bakterien einen geschützten Lebensraum bieten. Die Erreger zwingen die Pflanzenzellen sogar dazu, spezielle Nährstoffe für sie zu produzieren.

Wie genau manipulieren die Schadbakterien die Pflanzen auf der Ebene der Gene? Welche molekularen Mechanismen verändern die Ausprägung der infizierten Zellen? Das untersucht Dr. Rosalia Deeken mit ihrer Arbeitsgruppe, allen voran mit dem Doktoranden Jochen Gohlke, am Lehrstuhl für Molekulare Pflanzenphysiologie und Biophysik der Universität Würzburg.

Komplexe Veränderungen an der Pflanzen-DNA

„Verblüffend ist vor allem, auf welch komplexe Weise die Bakterien die Pflanzenzellen umsteuern“, sagt Deeken. Die Erreger schleusen zum einen ihr Erbgut in die DNA der Wirtspflanze ein – das ist seit Langem bekannt. Die Würzburger Forschungsgruppe hat jetzt herausgefunden, dass die Bakterien noch für weitere Veränderungen an der DNA der Pflanzenzellen sorgen.

Verändert sind genau die Bereiche der Pflanzen-DNA, die für die Zellteilung essenziell sind. Das dürfte das unkontrollierte Wachstum des Pflanzentumors fördern und die Lebensbedingungen für die Bakterien verbessern. Die Modifikationen betreffen das Methylierungsmuster – das ist die Art und Weise, wie die DNA mit kleinen Kohlenwasserstoff-Elementen (Methylgruppen) bestückt ist. Methylierung kommt bei allen Organismen vor, das Muster ist aber variabel. Sie dient unter anderem dazu, bestimmte DNA-Abschnitte an- oder abzuschalten.

Methylierung begrenzt das Tumorwachstum

Deeken und ihr Team sind dieser Sache weiter auf den Grund gegangen – mit Mutanten der molekulargenetischen Modellpflanze Arabidopsis: „Das Erbgut der Mutanten ist nicht so stark methyliert wie im Normalfall“, erklärt die Wissenschaftlerin. „Als wir sie mit Agrobakterien infizierten, wuchsen die Tumore bei den Mutanten viel stärker als bei normalen Vergleichspflanzen.“

Darum das Fazit der Forscher: „Die Methylierung ist bei Pflanzen offenbar ein Mechanismus, der das Wachstum von Tumoren nicht verhindern, aber begrenzen kann.“ Dieses Ergebnis ihrer Arbeit haben die Würzburger Biologen Anfang Februar im Journal „PLoS Genetics“ veröffentlicht.

Entstanden ist die Publikation in Zusammenarbeit mit Claus-Jürgen Scholz vom Würzburger Interdisziplinären Zentrum für Klinische Forschung. Das hat seinen Grund: Die Methylierung und andere sogenannte epigenetische Veränderungen sind auch beim Menschen an der Entstehung von Tumoren beteiligt. Sie werden darum im Hinblick auf die Diagnose und Therapie verschiedener Krebsarten erforscht.

Nächste Schritte der Forschungsarbeit

Welcher molekulare Mechanismus der Methylierung läuft in den Pflanzentumoren ab? Und warum schafft es die Pflanze in diesem speziellen Fall nicht, das von den Tumorbakterien eingeschleuste Erbgut mittels Methylierung zu inaktivieren? Das sind die Fragen, mit denen sich Rosalia Deekens Team derzeit befasst.

Schnelltest für den Weinbau geplant

Deeken will außerdem zusammen mit der Würzburger Mikrobiologie-Professorin Ute Hentschel-Humeida einen Schnelltest zur Diagnose der Maukekrankheit bei Weinreben entwickeln. Grund: Mit bloßem Auge ist diese Tumorkrankheit bislang nicht von harmlosen Gewebewucherungen zu unterscheiden, wie sie oft nach Verletzungen oder an der Veredelungsstelle der Reben auftreten. Der Schnelltest soll es Winzern ermöglichen, befallene Reben rechtzeitig zu entfernen – eine andere Bekämpfung der Krankheit ist bisher nicht möglich.

Gohlke J, Scholz CJ, Kneitz S, Weber D, Fuchs J, Hedrich R, Deeken R: “DNA methylation mediated control of gene expression is critical for development of crown gall tumors”, PLoS Genet. 2013 Feb;9(2):e1003267. doi: 10.1371/journal.pgen.1003267

Kontakt

Dr. Rosalia Deeken, Julius-von-Sachs-Institut für Biowissenschaften der Universität Würzburg, T (0931) 31-89203, deeken@botanik.uni-wuerzburg.de

Robert Emmerich | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-wuerzburg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Agrar- Forstwissenschaften:

nachricht Getreidepflanzen nutzen ihre Abwehrstoffe multifunktional gegen verschiedene Schädlinge
06.12.2018 | Max-Planck-Institut für chemische Ökologie

nachricht Todeszellen im Apfelbaum, den Tricks des Feuerbrand-Bakteriums auf der Spur
22.11.2018 | Julius Kühn-Institut, Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen

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: Tödliche Kombination: Medikamenten-Cocktail dreht Krebszellen den Saft ab

Zusammen mit einem Blutdrucksenker hemmt ein häufig verwendetes Diabetes-Medikament gezielt das Krebswachstum – dies haben Forschende am Biozentrum der Universität Basel vor zwei Jahren entdeckt. In einer Folgestudie, die kürzlich in «Cell Reports» veröffentlicht wurde, berichten die Wissenschaftler nun, dass dieser Medikamenten-Cocktail die Energieversorgung von Krebszellen kappt und sie dadurch abtötet.

Das oft verschriebene Diabetes-Medikament Metformin senkt nicht nur den Blutzuckerspiegel, sondern hat auch eine krebshemmende Wirkung. Jedoch ist die gängige...

Im Focus: Lethal combination: Drug cocktail turns off the juice to cancer cells

A widely used diabetes medication combined with an antihypertensive drug specifically inhibits tumor growth – this was discovered by researchers from the University of Basel’s Biozentrum two years ago. In a follow-up study, recently published in “Cell Reports”, the scientists report that this drug cocktail induces cancer cell death by switching off their energy supply.

The widely used anti-diabetes drug metformin not only reduces blood sugar but also has an anti-cancer effect. However, the metformin dose commonly used in the...

Im Focus: New Foldable Drone Flies through Narrow Holes in Rescue Missions

A research team from the University of Zurich has developed a new drone that can retract its propeller arms in flight and make itself small to fit through narrow gaps and holes. This is particularly useful when searching for victims of natural disasters.

Inspecting a damaged building after an earthquake or during a fire is exactly the kind of job that human rescuers would like drones to do for them. A flying...

Im Focus: Neuartige Lasertechnik für chemische Sensoren in Mikrochip-Größe

Von „Frequenzkämmen“ spricht man bei speziellem Laserlicht, das sich optimal für chemische Sensoren eignet. Eine revolutionäre Technik der TU Wien erzeugt dieses Licht nun viel einfacher und robuster als bisher.

Ein gewöhnlicher Laser hat genau eine Farbe. Alle Photonen, die er abstrahlt, haben genau dieselbe Wellenlänge. Es gibt allerdings auch Laser, deren Licht...

Im Focus: Topological material switched off and on for the first time

Key advance for future topological transistors

Over the last decade, there has been much excitement about the discovery, recognised by the Nobel Prize in Physics only two years ago, that there are two types...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

ICTM Conference 2019 in Aachen: Digitalisierung als Zukunftstrend für den Turbomaschinenbau

12.12.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Januar und Februar 2019

11.12.2018 | Veranstaltungen

Eine Norm für die Reinheitsbestimmung aller Medizinprodukte

10.12.2018 | Veranstaltungen

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

Biofilme generieren ihre Nährstoffversorgung selbst

12.12.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Tanz mit dem Feind

12.12.2018 | Physik Astronomie

Künstliches Perlmutt nach Mass

12.12.2018 | Materialwissenschaften

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