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Rapsernte 2019

Mit der Hoffnung, Pflanzen widerstandsfähiger zu machen, hatten internationale Wissenschaftler bereits 2015 Versuche mit einem Pheromon von Wurzel-Knoten-Nematoden durchgeführt und dessen schützende Wirkung gegen unterschiedliche Bakterien, Viren und Cellulosepilze nachgewiesen. Der verwendete Botenstoff namens ascr#18 erhöhte dabei die Resistenz der Modellpflanze Arabidopsis sowie von Tomaten-, Kartoffel- und Gerstenpflanzen.

ascr#18 gehört zur Ascarosid-Familie der Pheromone und wird von vielen bodenbewohnenden Nematodenarten produziert und dient eigentlich zur chemischen Kommunikation zwischen Tieren.

Nematoden-Pheromone stärken das pflanzliche Immunsystem

Die molekulare Wirkweise, wie ascr#18 das Immunsystem der Pflanze beeinflusst, ist bislang noch nicht erforscht. Studienleiter Frank Schroeder vom Boyce Thompson Institute in Ithaca (USA) hat jedoch eine Vermutung, weshalb die Pheromone des Wurms die Abwehr der Pflanze verbessern: „Pflanzenwurzeln sind ständig Fadenwürmern im Boden ausgesetzt. Daher ist es sinnvoll für die Pflanzen, solche Schädlinge erkennen zu können und ihr Immunsystem in Erwartung eines Angriffs zu stärken.“

Um die Reichweite der Wirksamkeit von ascr#18 zu untersuchen, wurden nun Studien an den weltweit wichtigsten Nutzpflanzen durchgeführt. Die Forscher behandelten dazu Sojabohnen (Glycine max), Reis (Oryza sativa), Weizen (Triticum aestivum) und Mais (Zea mays) mit geringen Mengen an ascr#18 und infizierten die Pflanzen danach mit potenziell schädlichen Viren, Bakterien,oder Pilzen. Bei den Untersuchungen einige Tage später zeigten sich die mit ascr#18 behandelten Pflanzen deutlich resistenter gegen die Erreger als die unbehandelten Pflanzen.

Wirkung in geringen Konzentrationen

Die Pheromone schützen bereits in sehr geringen Konzentrationen. Interessanterweise scheint die wirksamste Konzentration von der Pflanzenart und nicht vom Erreger abhängig zu sein. Es wird angenommen, dass dies mit den möglichen Andockstellen für ascr#18 an den Pflanzenzellen zusammenhängt, da verschiedene Pflanzenarten unterschiedlich große Mengen solcher Rezeptoren exprimieren. Die Rezeptoren an sich können außerdem unterschiedliche Affinitäten für Ascaroside aufweisen.

ascr#18 ist wahrscheinlich universell einsetzbar

Die Wissenschaftler mutmaßen, dass sich mithilfe von ascr#18 die Ernteausfälle aller wichtigen Nutzpflanzen der Erde vermindern ließen und so der Einsatz von chemischen Pflanzenschutzmitteln deutlich verringert werden könnte.

Reis: In den Versuchen der Forschergruppe bot ascr#18 Schutz vor Xanthomonas oryzae, einem Bakterium, das in asiatischen Ländern Ertragsausfälle von zehn bis 50 Prozent verursacht.

Weizen: Die Forscher zeigten die Schutzwirkung von ascr#18 gegenüber dem Pilz Zymoseptoria tritici.

Mais: Die Pflanzen wurden nach der Behandlung mit ascr#18 deutlich resistenter gegen Cochliobolus heterostrophus, einem Pilzerreger, der die Südliche Maisblattfäule verursacht.

Sojabohnen: ascr#18 schützte zumindest unter Laborbedingungen vor Phytophthora sojae, einem Oomyceten, der infizierte Pflanzen innerhalb weniger Tage abtöten kann. Außerdem zeigten die Pflanzen eine verbesserte Abwehr gegen das Sojamosaik-Virus sowie den bakteriellen Erreger Pseudomonas syringae.

Die Forscher arbeiten nun daran, die molekularen Mechanismen zu bestimmen, wie Ascaroside das Immunsystem der Pflanze stärken. Ihre Entdeckungen werden bereits von einem Start-up-Unternehmen unter dem Namen PhytalixTM vermarktet.

Dies ist ein Auszug aus einem Beitrag auf der Plattform pflanzenforschung.de. Weitere Informationen unter https://www.pflanzenforschung.de/de/journal/journalbeitrage/da-ist-der-wurm-drin-pheromone-von-fadenwuermern-koennt-11089Da ist der Wurm drin