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Bodenpilze für bessere Krankheitsresistenz bei Pflanzen

Noch immer sind pathogene Bakterien und Pilze Ursache für hohe Ertragsverluste bei Agrarpflanzen, was dem Ziel, bis 2050 eine nachhaltige Steigerung der weltweiten Agrarproduktion um 60 % zu erreichen, maßgeblich entgegensteht. Allerdings will sich die Forschung nun so genannte biologische Kontrollorganismen (BCO) im Kampf gegen Pflanzenpathogene zunutze machen.
Bodenpilze für bessere Krankheitsresistenz bei Pflanzen
Nützliche Bodenpilze der Gattung Trichoderma eignen sich hervorragend als BCO, da sie direkt das Wachstum pathogener Organismen hemmen können. Zudem induzieren sie in den Pflanzen eine systemische Abwehrreaktion (induced systemic resistance, ISR), d.h. sie aktivieren beim Angriff eines Pathogens schnell und effektiv das pflanzliche Immunsystem.

Das EU-finanzierte Projekt TO THE ROOTS OF ISR (To the roots of induced systemic resistance in the Arabidopsis-Trichoderma-Fusarium tripartite interaction) sollte untersuchen, wie die Pflanze aus der Wurzel heraus eine Abwehrreaktion generiert und damit die ISR initiiert. Hierzu wurde eine vergleichende transkriptomische Analyse der dreiteiligen Interaktion von Arabidopsis-Wurzeln mit Fusarium als Bodenpathogen und Trichoderma als BCO durchgeführt.

Bei mehreren Trichoderma-Stämmen verschiedener Spezies wurde untersucht, inwieweit sie die ISR aktivieren und sich damit für den biologischen Pflanzenschutz eignen. Ein äußerst vielversprechender Stamm (Tg5) zeigte eine hochwirksame antimikrobielle Wirkung gegen ein breites Spektrum von Pathogenen und gute Induktion der ISR. Weiterhin wurde demonstriert, dass von Tg5 sezernierte Metaboliten gleichermaßen in der Lage sind, ISR in Arabidopsis gegen das Bodenpathogen Fusarium oxysporum zu induzieren.

Mit einem Split-Root-Assay wurde an Arabidopsis-Wurzeln, die mit Trichoderma besiedelt waren, auf Transkriptomebene die lokale und systemische ISR-Antwort auf Fusarium oxysporum untersucht, das Genom des Tg5-Stammes sequenziert und die bioaktive Fraktion der Sekrete identifiziert.

Die Transkriptomanalysen zeigten, dass viele differenziell exprimierte Gene in Arabidopsiswurzeln aktiv werden. Diese lassen sich nach mehreren signifikant veränderten biologischen Signalwegen untergliedern, etwa indirekte Beeinflussung der hormonellen Biosynthese und Signalgebung sowie Induktion von Phenylpropanoidverbindungen.

TO THE ROOTS OF ISR lieferte ein detailliertes Bild der Reaktionen des Wurzeltranskriptoms, was darauf hinweist, dass der Trichoderma-Stamm und seine bioaktiven Metaboliten sich hervorragend zur Bekämpfung von Krankheitserregern eignen. Es zeigte auch die Reaktionen von Pflanzenwurzeln auf solch einen nützlichen Pilz, was Studien zu weiteren mikrobiellen Kandidaten für den biologischen Pflanzenschutz befördert und damit eine ökologische Schädlingsbekämpfung in der heutigen Landwirtschaft fördert.

Verwandte Informationen

Fachgebiete

Life Sciences

Schlüsselwörter

Organismen für biologischen Pflanzenschutz, Trichoderma, TO THE ROOTS OF ISR, Arabidopsis, Fusarium
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