Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Pflanzenschädling programmiert Wurzeln um

29.09.2015

Mikroskopisch kleine Fadenwürmer (Nematoden) leben wie die Maden im Speck: Sie dringen in Wurzeln von Rüben, Kartoffeln oder Sojabohnen ein und saugen dort an energiereichen Pflanzenzellen. Wie sie das genau machen, war bislang unbekannt. Wissenschaftler der Universität Bonn haben nun mit einem internationalen Team herausgefunden, dass die Nematoden selbst ein Pflanzenhormon herstellen, um das Wachstum spezieller Nährzellen in den Wurzeln zu stimulieren. Diese Zellen versorgen die Parasiten mit allem, was nötig ist. Die Ergebnisse sind nun im Fachjournal „Proceedings of the National Academy of Sciences“ (PNAS) veröffentlicht.

Der Rübenzystennematode (Heterodera schachtii) ist mit weniger als einem Millimeter Länge ein Winzling, führt aber im Zuckerrübenanbau zu riesigen Ertragseinbußen. Befallene Rüben werden nicht so groß wie normal, sie bilden vermehrt Seitenwurzeln aus und der Zuckerertrag geht drastisch zurück.


Der Rübenzystennematode (Heterodera schachtii) saugt an einer Wurzel, die er mithilfe eines Pflanzenhormons umprogrammiert.

(c) Foto: Zoran Radakovic

Gerade in traditionellen Anbaugebieten wie dem Bonner Raum macht der Schädling als Verursacher der gefürchteten „Rübenmüdigkeit“ von sich Reden. Bis heute war allerdings nicht klar, wie die Nematoden die Entwicklung eines Nährzellensystems im Inneren der Wurzel stimulieren, das sie als Nahrungsquelle unbedingt brauchen.

Es entsteht dadurch, dass sich Zellen vermehrt teilen, miteinander verschmelzen und schließlich anschwellen. „Schon lange stand die Hypothese im Raum, dass für die Bildung des Nährzellensystems Pflanzenhormone eine Rolle spielen“, sagt Prof. Dr. Florian Grundler von der Molekularen Phytomedizin der Universität Bonn.

Da die Nematoden nach dem Eindringen in die Wurzel ihre Fähigkeit zur Fortbewegung verlieren, seien sie im besonderen Maße auf die Entwicklung des tumorartigen Nährzellengewebes angewiesen.

Schädling nutzt Abbauprodukte seines Stoffwechsels

Zusammen mit Wissenschaftlern aus Columbia (USA), Olomouc (Tschechien), Warschau (Polen), Osaka (Japan) und der Freien Universität Berlin haben die Forscher der Universität Bonn an der Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) als Modellpflanze herausgefunden, dass Rübenzystennematoden das Pflanzenhormon Cytokinin selbst herstellen.

„Den Nematoden ist es gelungen, ein Abbauprodukt des eigenen Stoffwechsels als Pflanzenhormon zur Steuerung der Entwicklung von Pflanzenzellen einzusetzen“, sagt Erstautor und Arbeitsgruppenleiter Dr. Shahid Siddique. Der Schädling programmiert die Pflanzenwurzeln so um, dass die Rüben das spezielle Nährgewebe ausbilden, das der Fadenwurm für sein Wachstum braucht.

Das Forscherteam wusste zunächst nicht, ob der Rübenschädling das Pflanzenhormon der Pflanze geschickt für sich nutzt oder es selbst herstellt. Die Wissenschaftler blockierten deshalb die Cytokinin-Produktion in der Pflanze – der Nematode wuchs trotzdem weiter, weil er nicht darauf angewiesen war. Erst als die Agrarexperten einen speziellen Rezeptor außer Kraft setzten, an den das Hormon andockt und der für die Ausbildung des Nährgewebes wichtig ist, darbten die Rübenschädlinge. „In diesem Fall nutzte Heterodera schachtii seine Fähigkeit, Cytokinin herzustellen, nichts mehr, weil der für ihn lebenswichtige Signalweg in den Wurzelzellen unterbrochen war“, erläutert Dr. Siddique.

Neue Optionen für die Pflanzenzüchtung

Obwohl es sich um ein Ergebnis aus der Grundlagenforschung handelt, eröffnet es absehbar neue Wege für die Pflanzenzüchtung. „Zum einen ist das Resultat ein wichtiger Beitrag zum grundlegenden Verständnis des Parasitismus bei Pflanzen, zum anderen kann es dazu beitragen, das Problem der Zystennematoden in wichtigen landwirtschaftlichen Kulturen bald auch in der Praxis zu verringern“, sagt Prof. Grundler. Nun, da durch die Forschung ein wichtiger Mechanismus gefunden worden sei, lasse sich nach einer geeigneten Strategie suchen, diesen gezielt in der Resistenzzüchtung zu nutzen.

Publikation: A parasitic nematode releases cytokinin that controls cell division and orchestrates feeding site formation in host plants, Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), DOI: 10.1073/pnas.1503657112

Kontakt für die Medien:

Prof. Dr. Florian Grundler
Molekulare Phytomedizin
Universität Bonn
Tel. 0228/731675
E-Mail: grundler@uni-bonn.de

Johannes Seiler | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-bonn.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Integrierte Zuckermoleküle schonen Zellkulturen
17.05.2019 | Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP

nachricht Erstmals Einsatz von gefäßschützendem Antikörper bei kardiogenem Schock
17.05.2019 | Deutsches Zentrum für Herz-Kreislauf-Forschung e.V.

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: Quanten-Cloud-Computing mit Selbstcheck

Mit einem Quanten-Coprozessor in der Cloud stoßen Innsbrucker Physiker die Tür zur Simulation von bisher kaum lösbaren Fragestellungen in der Chemie, Materialforschung oder Hochenergiephysik weit auf. Die Forschungsgruppen um Rainer Blatt und Peter Zoller berichten in der Fachzeitschrift Nature, wie sie Phänomene der Teilchenphysik auf 20 Quantenbits simuliert haben und wie der Quantensimulator das Ergebnis erstmals selbständig überprüft hat.

Aktuell beschäftigen sich viele Wissenschaftler mit der Frage, wie die „Quantenüberlegenheit“ auf heute schon verfügbarer Hardware genutzt werden kann.

Im Focus: Self-repairing batteries

UTokyo engineers develop a way to create high-capacity long-life batteries

Engineers at the University of Tokyo continually pioneer new ways to improve battery technology. Professor Atsuo Yamada and his team recently developed a...

Im Focus: Quantum Cloud Computing with Self-Check

With a quantum coprocessor in the cloud, physicists from Innsbruck, Austria, open the door to the simulation of previously unsolvable problems in chemistry, materials research or high-energy physics. The research groups led by Rainer Blatt and Peter Zoller report in the journal Nature how they simulated particle physics phenomena on 20 quantum bits and how the quantum simulator self-verified the result for the first time.

Many scientists are currently working on investigating how quantum advantage can be exploited on hardware already available today. Three years ago, physicists...

Im Focus: Accelerating quantum technologies with materials processing at the atomic scale

'Quantum technologies' utilise the unique phenomena of quantum superposition and entanglement to encode and process information, with potentially profound benefits to a wide range of information technologies from communications to sensing and computing.

However a major challenge in developing these technologies is that the quantum phenomena are very fragile, and only a handful of physical systems have been...

Im Focus: A step towards probabilistic computing

Working group led by physicist Professor Ulrich Nowak at the University of Konstanz, in collaboration with a team of physicists from Johannes Gutenberg University Mainz, demonstrates how skyrmions can be used for the computer concepts of the future

When it comes to performing a calculation destined to arrive at an exact result, humans are hopelessly inferior to the computer. In other areas, humans are...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

MS Wissenschaft startet Deutschlandtour mit Fraunhofer-KI an Bord

17.05.2019 | Veranstaltungen

Wie sicher ist autonomes Fahren?

16.05.2019 | Veranstaltungen

Chemie – das gemeinsame Element

16.05.2019 | Veranstaltungen

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

Integrierte Zuckermoleküle schonen Zellkulturen

17.05.2019 | Biowissenschaften Chemie

Erstmals Einsatz von gefäßschützendem Antikörper bei kardiogenem Schock

17.05.2019 | Biowissenschaften Chemie

Additive Maschinen lernen Superlegierungen kennen

17.05.2019 | Maschinenbau

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