Auch Pflanzen haben Immunsysteme!
Während uns das Vorhandensein des menschlichen Immunsystems sehr wohl bewusst ist, scheint es nun sicher zu sein, dass auch Pflanzen ebenso über ihre ganz eigenen weitreichenden Abwehrstrategien verfügen. In einer in Science Express veröffentlichten Studie haben Forscher der Universität Wageningen in den Niederlanden und des Lawrence Berkeley National Laboratory in den Vereinigten Staaten zum ersten Mal festgestellt, auf welche Weise ein Netzwerk aus Bodenmikroben zusammenarbeitet, um pflanzentötende Krankheitserreger abzuwehren. Das Team machte die Entdeckung bei der genaueren Betrachtung der Erde von einem Zuckerrübenfeld in den Niederlanden, das gegen den wurzelpilzverursachenden Erreger Rhizoctonia solani resistent geworden war. Obwohl erkrankungsunterdrückende Böden durchaus öfter vorkommen, konnten bisher nur einige der an diesem Immunsystem für Pflanzen beteiligten Mikroben identifiziert werden. In früheren Studien tauchte nur eine Handvoll von gegen Krankheitserreger wirksamen Mikroben auf. In dieser Studie fand das Team 17 Bodenmikroben, die mit dem Versuch beschäftigt waren, mörderische Krankheitserreger zu unterdrücken, welche gleichermaßen bei Zuckerrüben, Pflanzen und Reis Chaos verursachen können. Zur Identifizierung dieser Mikroben nutzte das Team einen Chip in Kreditkartengröße, der 59.000 Arten von Bakterien und Archaeen in Luft-, Wasser- und Bodenproben aufspüren kann, ohne dass Kulturen angelegt werden müssen. Dieser Chip wurde am Lawrence Berkeley Lab entwickelt. Mit seiner Hilfe können nicht nur die typischen und bekanntesten Organismen in einer Umweltprobe bestimmt werden, sondern auch seltenere Arten, die nicht so häufig und zahlreich vorhanden sind. Funktionsprinzip ist der Vergleich einer DNA-Sequenz, die für jede Bakterienart einzigartig ist, mit über einer Million Referenz-DNA-Daten auf dem Chip. "Bisher hat man einzelne Organismen mit krankheitsunterdrückenden Böden verbunden - wir konnten dagegen zeigen, dass viele Organismen in Kombination mit diesem Phänomen in Zusammenhang stehen", kommentiert Gary Andersen, Forscher am Lawrence Berkeley National Laboratory. Typischerweise folgen in krankheitsunterdrückenden Boden gepflanzte Zuckerrüben einem Zyklus, der mit ein paar erregerfreien Jahren beginnt, bevor die Krankheit ausbricht. Werden erst die den Erreger bekämpfenden Mikroben aktiviert, werden die Pflanzen gesund und der Boden wird für den Krankheitserreger zu feindlichem Gebiet. Die in der Studie verwendeten Bodenproben wurden sorgfältig ausgewählt, um sechs dieser verschiedenen Stadien der Krankheitsunterdrückung auf dem Zuckerrübenfeld anzuzeigen. Es erfolgte eine Analyse der DNA dieser Proben und man fand dort mehr als 33.000 Arten an Bakterien und Archaeen. Es gab zwar kaum Unterschiede zwischen den in den sechs verschiedenen Stadien des Bodenzyklus vorhandenen Mikroben, allerdings stellte es sich bei der Analyse der Proben heraus, dass jede Probe innerhalb der Abundanz der Bakterien eine einzigartige bakterielle Ausstattung aufwies. Alle Proben, bei denen die Krankheit unterdrückt wurde, hatten eine größere Abundanz von 17 einzigartigen Bakterienarten. Darunter fanden sich bekannte "Pilzbekämpfer" wie Pseudomonas, Burkholderia, Xanthomonas und Aktinobakterien. In einigen Proben wurden auch andere Arten von Bakterien gefunden, die an sich keine Qualitäten als Kämpfer gegen Krankheitserreger aufwiesen. Man vermutet eine synergistische Mitwirkung; hier wird die Pflanzenkrankheit möglicherweise in Zusammenarbeit mit anderen Bakterien unterdrückt. Diese Forschungsergebnisse ziehen die Erkenntnis nach sich, dass es für einen Boden bei der Bekämpfung von Krankheitserregern weitaus besser ist, über ein starkes "Team" aus verschiedenen Arten von Bakterien zu verfügen, anstatt nur auf einen oder zwei Erregerkiller zurückgreifen zu können. "Wir sehen jetzt deutlich, dass das komplexe Phänomen der Krankheitsunterdrückung in Böden nicht einfach einer einzigen Gruppe von Bakterien zugerechnet werden kann, sondern sehr wahrscheinlich durch eine ganze Gemeinschaft von Organismen gesteuert wird", erklärt Gary Andersen. Diese Resultate werden nun hoffentlich die Wissenschaftler beim Verständnis dieses Phänomens unterstützen. Die Beantwortung der Frage etwa, auf welche Weise krankheitsunterdrückende Böden diese schützenden Mikroben anziehen, wäre wiederum eine große Hilfe für Bauern und Gärtner im Kampf gegen ökonomisch nachteilige Pflanzenkrankheiten.Weitere Informationen unter: Lawrence Berkeley National Laboratory: http://www.lbl.gov/ Wageningen University: http://www.wur.nl/uk/
Länder
Niederlande, Vereinigte Staaten