Wie Pflanzen Infektion widerstehen
Pflanzenkrankheiten haben genauso viel Einfluss auf das Wohlergehen der Menschen, wie Menschen oder Tiere. Trotzdem ist weniger über Pflanzenkrankheiten als über ihre menschlichen Pendants bekannt und es gibt weniger Kontrollmöglichkeiten, insbesondere für Pflanzenviren. Pflanzenpathologen haben im Wesentlichen zwei Theorien wie sich Krankheitserreger entwickeln, um Pflanzen infizieren und wie ihre Wirte sich gemeinsam weiterentwickeln, um einer Infektion zu widerstehen. Das durch die EU finanzierte ERVIR-Projekt (Evolution of plant resistance to virus infection) wollte festzustellen, wie diese theoretischen Mechanismen die Evolution der Pflanzenresistenz gegenüber viralen Pathogenen beeinflussen. Beim Gen-für-Gen(GFG)-Modell, produzieren Erreger Proteine, mit denen sie eine Vielzahl von Wirten infizieren können. Entsprechend ermöglicht das Erkennen dieser Proteine durch das Abwehrsystem des Wirts der Pflanze, diesem Angriff zu widerstehen. Beim Passenden-Allel-Modell (matching allele, MA) ist eine exakte genetische Übereinstimmung zwischen Erreger und Wirt für eine Pathogeninfektion und die Wirtsresistenz erforderlich. Dies begrenzt die Anzahl der Wirte, die der Erreger infizieren kann und die Anzahl der Krankheitserreger, gegen die sich der Wirt verteidigen kann. Um herauszufinden, welches Modell für verschiedene Viren funktioniert, infizierte ERVIR Capsicum annuum (Spanischer Pfeffer), einen wilden Verwandten der Paprika, mit zwei verschiedenen Viren, dem Tobamavirus und dem Potyvirus. Die Forscher stellten fest, dass der Spanische Pfeffer eine Tobamavirusinfektion über ein Resistenzgen, das sogenannte L-Gen, verhindern könnte, das sie in den meisten Pfefferpflanzen nachweisen konnten. Umgekehrt enthielt der Potyvirus enthielt ein VPG-Gen, aufgrund dessen es Pfeffer infizieren konnte, wenn die Pflanzen über ein entsprechendes PVR2-Gen verfügten. Potyvirus konnte keine Pflanzen infizieren, bei denen Mutationen im PVR2-Gen vorlagen, wodurch die Pflanzen resistent waren, indem die Wechselwirkung mit dem Virus vpg verhindert wurde. Allerdings enthielten nur sehr wenige Pflanzen dieses resistente PVR2-Gen. Anhand dieser Ergebnisse, stellten die Forscher weniger Tobamavirus- als Potyvirusinfektionen fest und dass der Pfeffer sich nicht gegen zwei verschiedene Arten des Potyvirus verteidigen konnte. Dies zeigt, dass Potyvirusresistenz über das MA-Modell erfolgt, während Tobamavirusresistenz über das GFG-Modell. Die Ergebnisse von ERVIR werden zu einem besseren Verständnis der Wirt-Pathogen-Co-Evolution beitragen, die das Management von Pflanzenkrankheiten entscheidend ist.
