Schlüsselmechanismus der pflanzlichen Immunität

Wie schützen Pflanzen sich vor Viren, Bakterien und Pilzen?

Gießener Biologinnen und Biologen sind der Lösung dieses Rätsels einen großen Schritt nähergekommen. Die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Karl-Heinz Kogel (Interdisziplinäres Forschungszentrum für biowissenschaftliche Grundlagen der Umweltsicherung (IFZ) der Justus-Liebig-Universität Gießen) ist gemeinsam mit der Gruppe um den Molekularbiologen Prof. Daniel Klessig von der US-amerikanischen Cornell-University (Boyce Thompson Institute for Plant Research) überraschend auf einen neuen molekularen Mechanismus gestoßen, der Pflanzen gegenüber einem breiten Spektrum von parasitären Mikroorganismen schützt. Die Ergebnisse der Untersuchungen, die langfristig weltweit zu verbesserten Ernteerträgen führen können, wurden nun im Fachblatt „Nature Communication” veröffentlicht.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler entdeckten, dass der Befall mit Mikroorganismen den Transfer eines Proteins mit dem Namen CRT1 bewirkt. Das Protein wird von der äußeren Zellperiphere in den pflanzlichen Zellkern transportiert und führt dort zu einer erhöhten Widerstandskraft der betroffenen Pflanze. Bei CRT1 handelt es sich den Erkenntnisssen zufolge um ein Enzym, das sich in Zellkernen an die DNA bindet und diese verändern kann. Dieser Prozess führt offenbar zu einer generellen Aktivierung des pflanzlichen Immunsystems.
Infektionen mit Viren, Bakterien und Pilzen reduzieren den Ernteertrag weltweit jährlich um mehr als 30 Prozent, wodurch immer mehr chemische Pflanzenschutzmittel zur Anwendung kommen. Aktuell scheint sich die Bedrohung der Pflanzenerträge durch den einsetzenden Klimawandel noch zu verschärfen, weil neuartige Krankheiten beobachtet werden. Große Hoffnung liegt in der Züchtung neuer resistenter Sorten; dazu kann die neue Entdeckung in einem noch kaum abschätzbaren Maße beitragen.

„Wir sind vor allem begeistert davon, wie intensiv und erfolgreich die erst zweijährige Zusammenarbeit mit den amerikanischen Kolleginnen und Kollegen der Cornell University ist, sagt Prof. Kogel. „Der wichtige Gießener Beitrag zu der neuen Entdeckung liegt insbesondere darin, dass wir mit unserer langjährigen Kompetenz in der Zellbiologie zeigen konnten, dass CRT1 in den Zellkern verschoben wird.“

Publikation:
Kang, H-G. et al.: CRT1 is a nuclear-translocated MORC endonuclease that participates in multiple levels of plant immunity. Nat. Commun. Online veröffentlicht am 18. Dezember 2012.

doi: 10.1038/ncomms2279.

Kontakt:
Prof. Dr. Karl-Heinz Kogel, Institut für Phytopathologie und Angewandte Zoologie
Interdisziplinäres Forschungszentrum für biowissenschaftliche Grundlagen
der Umweltsicherung (IFZ)
Heinrich-Buff-Ring 26-32, 35392 Gießen
Telefon: 0641 99-37490