Pflanzen lehren Resistenzen zu steigern

Studie erforscht Mechanismus der Abwehrreaktion von Pflanzen

Pflanzen können sich effektiv gegen Bakterien und Pilze schützen. Um zu erfahren, wie sich Resistenzen bei Pflanzen bilden wurde die molekulare Basis der Abwehrreaktion genauer untersucht. Dabei identifizierten Forscher einen speziellen Mechanismus, der bei der Infektion eingeleitet wird. Diese Erkenntnisse sollen genutzt werden, um Pflanzen mit hoher Resistenz zu züchten. Die National Science Foundation (NSF) und das U.S. Landwirtschaftsministerium finanzierten die Studie.

Pflanzenzellen sind durch eine dicke Zellwand und eine darüber liegende Cuticula, die mit der menschlichen Haut vergleichbar ist, von der Umgebung isoliert. Wenn ein Pathogen diese erste Barriere überwindet, wird es sofort von einem Rezeptor erkannt. Der Rezeptor hat die Eigenschaft einer Leucin-reichen (LRR) Rezeptorkinase und registriert an bakteriellen Erregern eine der Bewegung dienende Struktur namens Flagellin. Im Flagellin befindet sich eine stark konservierte Region, die in einer Vielzahl bakterieller Pathogene enthalten ist, und auch bei Säugetieren eine Immunreaktion auslösen kann. Der Pflanzenrezeptor bindet an das Flagellin und die Signaltransduktion startet. Damit wird die Genexpression durch Transkriptionsfaktoren stimuliert und die Produktion von zielgerichteten Pflanzensignalen angeregt. Diese schalten die Schlüsselgene für die Immunantwort ein, die direkt auf den Abwehrmechanismus der Pflanze wirken.

Jen Sheen von der molekularbiologischen Abteilung des Massachusetts General Hospital (MGH) und ihr Team forschen noch an den Schlüsselgenen. „Es sieht so aus, als ob das Endresultat beweist, dass die Pflanze in der Lage ist, eine große Vielfalt an anti-mikrobiellen Proteinen, Enzymen und chemischen Stoffen zu produzieren“, sagt Sheen. Das Ziel der Analyse soll sein, Pflanzen mit stärkeren Pathogen-Resistenzen zu züchten.