EU-finanzierte Wissenschaftler sequenzieren Pilzgenom
Mit Unterstützung durch EU-Mittel haben Forscher das Genom einer häufigen Pilzkrankheit sequenziert, die verschiedene Getreide wie etwa Gerste befällt. Die in der Zeitschrift Science vorgestellte Forschung könnte unser Wissen zur Evolution von Pflanzen erweitern. Finanziert wurde die Studie teilweise durch das Projekt BIOEXPLOIT ("Exploitation of natural plant biodiversity for the pesticide-free production of food"), das fast 16 Mio. EUR aus dem Themenbereich "Lebensmittelqualität und -sicherheit" des Sechsten Rahmenprogramms (RP6) der EU erhielt. Die vom Imperial College London im Vereinigten Königreich koordinierte Studie beleuchtet die Frage, wie Parasiten im Genom des Pilzes ihm die Anpassung an eine Pflanze ermöglichen, um ihr Immunsystem zu überlisten. Auf dieser Basis könnten, wie die Forscher hinzufügen, neue Anbaumethoden entwickelt werden, um Infektionen zu verhindern und die Gesundheit von Getreidepflanzen zu schützen. Der Schutz der Pflanzen vor Krankheiten ist ein wichtiger Beitrag zur Sicherung der weltweiten Nahrungsmittelversorgung. Die Forschergruppe entschlüsselte das Genom der Pilzkrankheit Echter Mehltau (Blumeria), die viele Getreide-, Obst- und Gemüsesorten in Nordeuropa befällt. Die mit feinen, weißen Flecken auf Blättern und Stängeln bedeckten Pflanzen können keine Früchte mehr produzieren - mit verheerenden Folgen für die gesamte landwirtschaftliche Produktion. Zur Bekämpfung des Mehltaus werden verschiedene landwirtschaftliche Methoden eingesetzt, beispielsweise Fungizide, Fruchtfolgen und Anbau genetisch resistenter Sorten. Das Problem ist jedoch, dass sich der Pilz zu schnell ausbreitet, als dass diese Methoden wirksam greifen können. Für die schnelle Ausbreitung des Mehltaus sind mehrere Parasiten in seinem Genom verantwortlich, sogenannte Transposonen, die ihm helfen, sich zu tarnen und keine Anzeichen einer Erkrankung sichtbar werden zu lassen. Die Wirtspflanze ist "verwirrt", da die Zielmoleküle, die den Ausbruch der Krankheit ankündigen, manipuliert wurden. Den Forschern zufolge weist Blumeria eine große Anzahl von Transposonen auf. "Wir waren wirklich überrascht", sagt Dr. Pietro D. Spanu vom Department of Life Sciences am Imperial College London und Hauptautor der Studie, "da ein Genom normalerweise versucht, seine Transposonen unter Kontrolle zu halten. In diesen Genomen ist diese Kontrollfunktion jedoch außer Kraft gesetzt. Wir gehen davon aus, dass diese genomischen Parasiten dem Pilz einen Anpassungsvorteil bringen, da er so rascher auf die Evolution der Pflanzen reagieren und ihr Immunsystem überlisten kann." Die Ergebnisse der Studie könnten die Entwicklung neuer Fungizide und Resistenzmechanismen vorantreiben, da nun die Ursachen für die schnelle Anpassungsfähigkeit des Mehltaus klarer werden. "Die neuen Erkenntnisse zum Genom ermöglichen es, Mutationen in den Genen schneller zu erkennen und resistentere Pflanzensorten auszuwählen", erklärt Dr. Spanu. Damit könnten bei einem Pilzbefall auch Ausbreitung und Entwicklung von Resistenzen gegen Fungizide überwacht werden, so die Forscher. "Auf diese Weise könnten wir effizientere Methoden zur Überwachung von Resistenzen entwickeln und deren Entstehung besser verstehen, um wirksamere und nachhaltigere Bekämpfungsstrategien einzuleiten", fügt er hinzu. Der Mehltau-Erreger, erklären die Forscher, ist ein obligater Parasit, d.h. er kann nicht frei im Boden leben, sondern ernährt sich vom lebenden Gewebe einer Wirtspflanze. Diese Abhängigkeit zwingt den Erreger zur Tarnung, um auf diese Weise die Abwehr der Pflanze auszuschalten. "Wir konnten diesen Vorgang bei vielen Pilzen und pilzähnlichen Organismen aus der Gruppe der obligaten Pathogene beobachten", sagt Dr. Spanu und fügt hinzu, dass die aufwändige Genom-Inflation der Preis für ein erfolgreiches Überleben des Pilzpathogens sei. "Nicht-obligate oder fakultative Pathogene sind nicht so stark von ihrem Wirt abhängig, weil sie auch ohne ihn überleben können, demzufolge ist auch ihr Evolutionsdruck nicht so hoch." Beiträge zu dieser Studie kamen auch von Forschern aus Deutschland und Frankreich.
Länder
Deutschland, Frankreich, Vereinigtes Königreich