Pflanzen schützen sich mit chemischen Waffen. Nicht nur gegen Fressfeinde, sondern, wie Forscher jetzt herausfanden, auch gegen Pilze. Ausgangsstoff dabei sind zuckerhaltige Senföl-Verbindungen. In der aktuellen Ausgabe von „Science“ berichten die Wissenschaftler über die Entschlüsselung eines neuartigen Stoffwechselweges, mit dem Pflanzen mithilfe spezifischer Enzyme aktive Verbindungen gegen mehrere Pilzarten herstellen, darunter Mehltau.
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Das Immunsystem von Pflanzen hat über Jahrmillionen viele spezifische und selektive Abwehrmechanismen gegen Schädlinge entwickelt. Pflanzen und Krankheitserreger liefern sich dabei eine Art Wettkampf: Hat der Krankheitserreger einen Weg gefunden, die Pflanze anzugreifen, so ist diese gefordert, darauf zu reagieren. Dabei sind verschiedenste Abwehrstrategien entstanden. Die Immunantworten in Pflanzen werden unter anderem über verschiedene kleine Moleküle vermittelt. Diese Moleküle können Signale darstellen und eine spezifische Reaktion auslösen, oder sie attackieren einen Schädling direkt, indem sie ihn quasi vergiften.
Ein typisches Gift gegen Insektenfraß, das in Kreuzblütlern wie beispielsweise Raps oder Kohl entwickelt ist, sind die Senfölglycoside (Glucosinolate). Sie rufen unter anderem den typischen Kohl-Geschmack hervor. Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Züchtungsforschung um Pawel Bednarek haben nun einen neuen Schutzmechanismus aufgedeckt, der nicht durch die mechanische Zerstörung von Pflanzengewebe durch Insektenfraß, sondern durch mikrobielle Krankheitserreger, wie zum Beispiel Pilze, in lebenden Pflanzenzellen aktiviert wird.
Schlüsselmolekül aktiviert Abwehrkette
In Experimenten mit verschiedenen Mutanten der Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana), deren Pilzabwehr deutlich abgeschwächt war, haben die Wissenschaftler herausgefunden, dass vor allem Indol-verknüpfte Glucosinolate eine bisher unbekannte Funktion bei der Abwehr parasitärer Pilze übernehmen. „Diese Glucosinolate werden auch ohne mechanische Gewebezerstörung aktiviert. Dazu ist allerdings ein Schlüsselprotein namens PEN2 notwendig“, so Pawel Bednarek. Bei PEN2 handelt es sich um eine Myrosinase, ein Enzym, dass das Zuckermolekül des Indol-Glucosinolats entfernt, wodurch dieses aktiviert wird. Am Ende entstehen so fungizide Aminverbindungen, die sich am Infektionsort anreichern.
(MPG, 22.12.2008 – NPO)
