Metallakkumulation für die Krankheitsabwehr bei Pflanzen
Noccaea caerulescens ist ein Hyperakkumulator von Schwermetallen. Sie scheint diese Eigenschaft entwickelt zu haben, um sich gegen Krankheitserreger zu verteidigen. Sie scheint auch die Fähigkeit verloren zu haben, Abwehrmechanismen zu verwenden, die in den meisten Pflanzen vorkommen, wodurch ein Kompromiss vorgeschlagen wird. Das EU-geförderte Projekt TRADEOFF METAL (Trade-offs in immunity in the metal hyperaccumulator Noccaea caerulescens) zielte darauf ab, die Prozesse, die an der Verstärkung der Metallhyperakkumulation beteiligt sind und den Verlust anderer Verteidigungsmerkmale bei N. caerulescens zu studieren. Der erste Schritt bestand darin, einzelne Pflanzen zu identifizieren, die Anzeichen des Kompromisses aufweisen. Forscher setzten die Pflanzen hohen und niedrigen Konzentrationen von Zink sowie einem Pathogen aus. Einzelne Pflanzen wurden dann nach ihrer Fähigkeit, Zink zu akkumulieren und gemeinsame Abwehrreaktionen gegen das Pathogen, wie Zelltod, aufzuweisen, klassifiziert. Sie fanden heraus, dass Pflanzen, die hohen Zinkwerten ausgesetzt sind, gegen Krankheitserreger resistenter waren, und diejenigen, die auf weniger erhielten, anfälliger wurden. Es wurden Pflanzen mit zuverlässig reproduzierbaren Unterschieden für die weitere Analyse ausgewählt. Dabei wurden die Gene identifiziert, die am Kompromiss zwischen Metallhyperakkumulation und induzierbaren Abwehrkräften beteiligt sind. Die gewonnenen evolutionären Informationen sind hilfreich, um zu verstehen, wie sich Arten anpassen und in fragmentierten oder geschädigten Lebensräumen wie Industriestandorte überleben. Die Erkenntnisse von TRADEOFF METAL werfen auch ein Licht auf die Frage, wie Pflanzenantworten auf biotische und abiotische Stressfaktoren auf molekularer Ebene verbunden sein könnten. In der Praxis kann diese Forschung zur Erhöhung des Kenntnisstands von Pflanzenverbesserungsstrategien sowie Anstrengungen zur Entfernung von Schwermetallbelastung durch Phytoremediation beitragen.
Schlüsselbegriffe
Metallhyperakkumulation, Noccaea caerulescens, Krankheitserreger, TRADEOFF METALL, Immunität