Die Waffen der Pflanzen – Forscherteam findet wichtigen Sensor des pflanzlichen Immunsystems

Um sich gegen einen Angriff der Krankheitserreger zu schützen, haben Pflanzen so genannte Muster-Erkennungs-Sensoren auf der Oberfläche ihrer Zellen. Erkennen die Sensoren einen gefährlichen Angreifer, leiten sie sofort eine erste Immunreaktion ein – die so genannte basale Abwehr.

Ein internationales Forscherteam aus Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Züchtungsforschung, der Universität Basel (Schweiz), dem Sainsbury Laboratorium in Norwich (UK) und der Universität Tübingen haben einen neuen Sensor entdeckt, der bei der pflanzlichen Abwehr gegen bakterielle Krankheitserreger eine entscheidende Rolle spielt (Nature Online-Veröffentlichung vom 11. Juli 2007)

Pflanzen besitzen ein sehr komplexes und hoch entwickeltes Immunsystem, das Angreifer, die potenziell Krankheiten verursachen können, schon beim ersten Kontakt erkennt. Die Pflanze hat sich auf ganz bestimmte Stoffe spezialisiert, die hauptsächlich in mikrobiellen Angreifern vorkommen. Ein Beispiel ist das Eiweiß Flagellin, aus dem unter anderem die „Schwimmhärchen“ einiger Bakterien bestehen. Wird das Flagellin von den so genannten Muster-Erkennungs-Sensoren, die als eine Art Breitband-Sensor fungieren, auf der Oberfläche der Pflanzenzelle erkannt, wird die Produktion von Abwehrstoffen durch die Pflanze eingeleitet. Bei der Modellpflanze Ackerschmalwand wird dieser Flagellin-Sensor FLS2 genannt.

Das Pflanzenforscherteam fand ein weiteres Puzzlestück bei der Aufklärung der molekularen Prozesse der Signalweiterleitung ins Innere der Pflanzenzellen. Bei ihren Experimenten erkannten sie, dass nicht nur der FLS2-Sensor die Verteidigung der Pflanze auslöst, sondern dass ein weiterer Sensor, der so genannten BAK1-Sensor, der bisher nur aus der pflanzlichen Entwicklung bekannt war, auch daran beteiligt ist. Denn schaltet man BAK1 in der Pflanze aus, wird die Pflanze gegenüber Pathogenen blind und lässt die Erreger die erste Hürde des Pflanzenimmunsystems unerkannt überwinden. Das gleiche Phänomen war bereits von FLS2-Mutanten bekannt. Außerdem konnten die Forscher zeigen, dass FLS2 und BAK1 miteinander interagieren – jedoch erst nachdem die Pflanze mit dem Bakterienbaustein Flagellin in Kontakt gekommen war. “ Somit spielt BAK1 nicht nur bei der pflanzlichen Entwicklung eine sehr wichtige Rolle, sondern es trägt auch entscheidend für die pflanzliche Abwehr gegen bakterielle Pathogene bei.“ unterstreicht Silke Robatzek die Bedeutung der Entdeckung für die weitere Erforschung des pflanzlichen Immunsystems.