Pflanzenresistenzstudien nehmen Lebensmittelsicherheit ins Visier
Wissenschaftler im Vereinigten Königreich haben es sich zum Ziel gemacht, neue Wege zur Verbesserung von Nutzpflanzen und zur Erhöhung der Lebensmittelsicherheit zu finden, indem sie besser verstehen, wie sich einige Bakterienstämme spezialisieren konnten, um die Resistenz der Pflanzen zu überwinden. Die Ergebnisse der Studie wurden in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht. Die Forscher identifizierten dabei die Gene, mithilfe derer einige Stränge des Bakteriums Pseudomonas die natürlichen Verteidigungsmechanismen von Senfpflanzen und Kreuzblütlern wie Broccoli und Rosenkohl überwinden. "Mikroben werden nur zu Pathogenen, wenn sie einen Weg finden, einen Wirt zu infizieren und den Verteidigungsmechanismus des Wirts zu überwinden", erklärt der leitende Autor der Studie, Dr. Jun Fan vom John-Innes-Zentrum (JIC) am Norwich Research Park im Vereinigten Königreich. "Unsere Erkenntnisse liefern Antworten auf einige wichtige Fragen der Wirt-Pathogen-Biologie." Laut den Forschern ist "Nichtwirtsresistenz die Fähigkeit der meisten Pflanzenarten, Mikroben und Viren abzuwehren, die bei anderen Pflanzen Krankheiten erregen. Sie ist die häufigste Form der Resistenz gegen Pflanzenkrankheiten und wirkt dauerhaft und effektiv gegen eine große Anzahl potenzieller Pathogene." Sie geben allerdings auch zu, dass ihr Wissen über die "molekularen Grundlagen noch gering ist". "Pflanzen generieren eine Vielzahl natürlicher Produkte, die eine Rolle bei der Verteidigung, Kommunikation und Entwicklung spielen", schreiben die Autoren. "Präformierte natürliche Produkte stellen eine chemische Barriere gegen phytopathologische Pilze dar und wirken abschreckend auf Pflanzenfresser. Ihre Rolle bei der Einschränkung des bakteriellen Wirtsspektrums bleibt unklar, ebenso die bakteriellen Mechanismen bei der Überwindung der natürlichen produktvermittelten Wirtsabwehr." Um jedoch die grundlegende Wirt-Pathogen-Biologie besser zu verstehen und Aufschluss über die Entwicklung nachhaltiger Feldresistenz gegen die häufigsten Krankheiten der Nutzpflanzen zu geben, definierte das Forscherteam "Pflanzenkomponenten, die eine Nichtwirtsresistenz verleihen, sowie Strategien, die virulente Pathogene zur Überwindung der Abwehr nutzen." Nach Durchführung einer Reihe von Experimenten konnte das Team um Dr. Fan bestätigen, dass es sich bei den von den Kreuzblütlern zur Abwehr von Bakterien verwendeten chemischen Substanzen um Isothiocyanate, Nitrogen und schwefelhaltige organische Substanzen handelt, die von Pflanzen wie Kohl, Broccoli oder Rosenkohl produziert werden. Diese potenten Moleküle wirken bei Menschen als Antioxidantien gegen Krebs und gegen Entzündungen. Isothiocynate werden von der Pflanze freigesetzt, wenn sie bedroht oder gegessen wird. Dass sie gegen Bakterien wirken, war bereits bekannt, doch nun wurde erstmals ihre wichtige Rolle erfolgreich durch Tests an echten Pflanzen nachgewiesen. Ohne diese Komponenten wären Kreuzblütler wesentlich anfälliger für Krankheiten, die von deutlich mehr Bakterien ausgelöst werden. Isothiocyanate stellen auch eine chemische Barriere gegen schädliche Pilze dar und wehren Insekten und andere Pflanzenfresser ab. Das Team aus Wissenschaftlern vom JIC und der Universität Edinburgh fand heraus, dass bakterielle Pathogene mit den Saxgenen, die für die Detoxifikation und Beseitigung der Isothiocyanate verantwortlich sein sollen, diese Verteidigungsmechanismen überwinden konnten. Wenn die Wissenschaftler verstehen, wie einige Bakterienstämme sich auf das Überwinden von Pflanzenresistenzen spezialisieren konnten, könnten sie mit diesem Wissen neue Wege zur Verbesserung der Nutzpflanzen finden. "Diese Entdeckungen sind für die gegenwärtigen Bestrebungen zur Verbesserung der Lebensmittelsicherheit von erheblicher Bedeutung", so Dr. Peter Doerner, Co-Autor und Dozent an der Universität Edinburgh. "Sie definieren eine Strategie der nachhaltigen Krankheitskontrolle in der Landwirtschaft durch Stimulierung der Produktion und der Vielfalt der natürlichen Produkte bei verschiedenen Nutzpflanzen." Die Autoren schreiben weiter: "Unsere Erkenntnisse zeigen, dass Pseudomonas-Pathogene Saxgen-abhängige Mechanismen brauchen, um eine aliphatische Insotiocyanate-vermittelte Nichtwirtresistenz bei Arabidopsis zu überwinden." Ferner zeigt diese Arbeit ihrer Ansicht nach, wie "Nichtwirtsresistenz gegen bestimmte Pathogen-Genotypen stabil, dauerhaft, und sehr effektiv gegen viele potenzielle Pathogene wirken kann und somit neue Möglichkeiten zur Schaffung einer nachhaltigen Feldresistenz der wichtigsten Nutzpflanzen eröffnet."Weitere Informationen unter: John Innes Centre (JIC): http://www.jic.ac.uk/corporate/index.htm Science: http://www.sciencemag.org/
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Vereinigtes Königreich