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Freitag, 21.07.2017
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Pflanzenabwehr agiert multifunktionell

Neuen Akteur im pflanzlichen Immunsystem entdeckt

Pflanzen besitzen ein sehr komplexes und hoch entwickeltes Immunsystem, das potenzielle Krankheitserreger schon beim ersten Kontakt erkennt. Ein internationales Forscherteam hat jetzt entdeckt, dass dabei veschiedene Rezeptoren bei der Abwehr von Krankheiten multifunktional zusammenarbeiten.
Ackerschmalwand

Ackerschmalwand

Pflanzen können sich - ähnlich wie Tiere und Menschen - gegen Krankheiten wehren, indem sie potentielle Krankheitserreger mit Hilfe von spezifischen Rezeptoren "erkennen". Ein Beispiel ist das Eiweiß Flagellin, aus dem unter anderem die „Schwimmhärchen" einiger Bakterien bestehen. Wird das Flagellin von einem an der Oberfläche der Pflanzenzelle sitzenden Rezeptor erkannt, wird die Produktion von Abwehrstoffen durch die Pflanze eingeleitet. Der entsprechende Rezeptor, FLS2 ("Flagellin-Sensitive 2"), gilt mittlerweile als ein Paradebeispiel für einen Rezeptor der angeborenen Immunität bei Pflanzen.

Ein internationales Forscherteam aus Wissenschaftlern des Max-Planck- Instituts für Züchtungsforschung, der Universität Basel (Schweiz), dem Sainsbury Laboratorium in Norwich (UK) und der Universität Tübingen entdeckte jetzt ein weiteres Puzzlestück bei der Aufklärung der molekularen Prozesse der Pflanzenabwehr. Bei ihren Experimenten mit der Modellpflanze Arabidopsis (Ackerschmalwand) entdeckten sie, dass nicht nur der FLS2-Rezeptor die Verteidigung der Pflanze auslöst, sondern dass ein weiterer Rezeptor daran beteiligt ist.

Der Rezeptor FLS2 geht offenbar praktisch unmittelbar nach seiner Aktivierung durch das Flagellin eine enge Verbindung mit einer Protein-Kinase in der Zellmembran ein, die als BAK1 ("BRI1-Associated Kinase 1") bekannt ist. Erst durch diese Verbindung der beiden Rezeptoren kann die Verarbeitung und Weiterleitung des „Alarm“-Signals erfolgen.


Überraschend war dies vor allem, weil BAK1 bisher nur als Akteur im Rahmen des Wachstums und der pflanzlichen Entwicklung bekannt war, nicht aber im Zusammenahng mit der Immunabwehr der Pflanze. BAK1 schien bisher einzig ein Partner des Hormonrezeptors BRI1 zu sein. Der Rezeptor BRI1 ist für die Wahrnehmung der so genannten Brassinosteroide verantwortlich, einer Klasse von Pflanzenhormonen, und er ist damit für das Wachstum und die Entwicklung der Pflanzen wichtig. Nach dem bisherigen Verständnis schien BAK1 als so genannter "Co-Rezeptor" von BRI1 allein für die Weiterleitung des Hormonsignals verantwortlich zu sein.

Die neue Studie rückt nun die Funktion von BAK1 in ein neues Licht: Ein und derselbe "Co-Rezeptor", nämlich BAK1, kann offenbar mit völlig unterschiedlichen Rezeptoren zusammenarbeiten und spielt damit eine zentrale Rolle sowohl bei der Steuerung der pflanzlichen Entwicklung, als auch bei der Aktivierung der pflanzlichen Immunität. Die Doppelfunktion von BAK1 deckt einen unerwartet engen Zusammenhang zwischen Krankheitsresistenz und hormoneller Steuerung des Pflanzenwachstums auf, ein Aspekt, der daher in Zukunft bei der Züchtung von Nutzpflanzen möglicherweise stärker als bisher berücksichtigt werden muss.
(Max-Planck-Institut für Züchtungsforschung, 12.07.2007 - NPO)
 
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