Krankheitsresistente Pflanzen als Ergebnis einer europäischen Studie
Nahrungsmittelsicherheit, d.h. die ausreichende Produktion von Nahrungsmitteln zur Versorgung einer wachsenden Weltbevölkerung, ist eines der Hauptziele der Europäischen Forschungsagenda. Mit Mitteln der Forschung werden neue Methoden entwickelt, um die landwirtschaftliche Produktivität zu steigern, während die ökologischen Belastungen im Zusammenhang mit der Nahrungsmittelproduktion möglichst niedrig gehalten werden. Britischen Forscher gelang diesbezüglich nun ein entscheidender Durchbruch: sie fanden heraus, wie Nutzpflanzen widerstandsfähiger gegen Krankheiten gemacht werden können, um Ertragsverluste und Pestizideinsatz zu minimieren. Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten sie im Fachblatt "Nature Biotechnology". Unterstützt wurde die Studie durch das ERA-NET "Plant Genomics" (Europäisches Forschungsnetzwerk für Pflanzengenomik, ERA-PG), das mit mehr als 2 Millionen EUR unter dem Sechsten Rahmenprogramm (RP6) bezuschusst wurde. Am ERA-PG-Forschungsprogramm beteiligten sich insgesamt 41 transnationale Forschungsprojekte. In ihrer aktuellen Studie lenken die Forscher den Blick auf die enormen Ernteverluste, die durch Pflanzenkrankheiten verursacht werden. "Bakterielle Erkrankungen und Insekten sind eine hohe Belastung für die landwirtschaftliche Nahrungsmittelproduktion", schreiben sie. "Der herkömmliche Ansatz zur Bekämpfung dieser Gefahr ist noch immer der Einsatz von Pflanzenschutzmitteln, allerdings wird inzwischen nach umweltfreundlicheren Methoden gesucht. Eine Möglichkeit, die Resistenz gegen Pflanzenkrankheiten zu stärken, besteht darin, das Immunsystem der Pflanzen widerstandsfähiger zu machen." Meist verfügen Pflanzen über einen eigenen Mechanismus, der pathogenen Erregern zu Leibe rückt. Die Widerstandsfähigkeit gegen spezifische Erreger ist trotzdem von Pflanze zu Pflanze unterschiedlich. Forscher am Sainsbury Laboratory im Vereinigten Königreich erforschten gemeinsam mit einem internationalen Forscherteam einen Immunrezeptor, den sogenannten PRR (pattern recognition receptor), über den manche Pflanzen verfügen (in diesem Fall eine Wildform der Senfpflanze). Diese mustererkennenden Rezeptoren sind in der Lage, Moleküle zu identifizieren, die der Erreger zum Überleben braucht. Da viele Mikrobenarten solche Moleküle besitzen, kann sich eine Pflanze, wenn sie eines dieser molekularen Muster erkennen und abwehren kann, sehr wahrscheinlich auch gegen eine Vielzahl anderer Erreger behaupten. Noch lassen sich die bislang identifizieren PRR jedoch an einer Hand abzählen. Im Rahmen der neuen Studie transferierte das Forscherteam ein PRR aus einer Kohlpflanze (Brassica) in eine Tabak- und eine Tomatenpflanze (Nicotiana benthamiana und Solanum lycopersicum), um herauszufinden, ob die Wirtspflanze durch Hinzufügen neuer Erkennungsrezeptoren widerstandsfähiger wird. Die Resistenz der transformierten Pflanzen wurde anschließend gegenüber einer Vielzahl von Pflanzenpathogenen getestet. Wie sich zeigte, konnten sich diese Pflanzen sehr viel besser gegen verschiedenste, zum Teil sehr schädliche Erreger behaupten. Die Forscher lieferten den Nachweis, dass es möglich ist, Erkennungsrezeptoren zwischen Pflanzenfamilien zu übertragen. Damit existiert nun eine biotechnologische Alternative, um die Resistenz gegen Krankheiten zu stärken. "Der Vorteil von Resistenzen aus anderen Pflanzenfamilien besteht darin, dass Erreger noch keine Anpassungsmechanismen entwickeln konnten", erklärte Dr. Cyril Zipfel vom Sainsbury Laboratory. "Mit herkömmlichen Züchtungsmethoden war es unmöglich, Resistenzmechanismen zwischen Pflanzenarten zu übertragen." Zurzeit testen die Forscher ihre Ergebnisse an weiteren Nutzpflanzen, die sehr anfällig für bakterielle Erkrankungen sind, u.a. Kartoffeln, Äpfel, Maniok und Bananen.
Länder
Vereinigtes Königreich