• Skip to main content
  • Skip to secondary menu
  • Zur Hauptsidebar springen

Lebensmittel- & Biotechnologie

Das Fachportal für Lebensmittelindustrie und Biotechnologie

  • Abonnement
  • Impressum
  • Welkin Media Verlag
  • Messekalender
Startseite » Schadpilz setzt Pflanzenabwehr außer Kraft

Schadpilz setzt Pflanzenabwehr außer Kraft

22. Juni 2020 von Helmut Mitteregger

Kohlpflanzen wehren sich gegen Fraßfeinde und Erreger durch die sogenannte Senföl-Bombe. Dabei werden bei Verwundung des Pflanzengewebes in einer chemischen Reaktion giftige Isothiocyanate gebildet, die Angreifer wirksam abwehren können. Forschende am Max-Planck-Institut für chemische Ökologie und der Universität Pretoria konnten nun in einer neuen Studie zeigen, dass diese Verteidigung zwar auch gegen den weitverbreiteten Schadpilz Sclerotinia sclerotiorum wirksam ist, dieser aber mindestens zwei verschiedene Entgiftungsmechanismen nutzt, um sich auf derlei verteidigten Pflanzen erfolgreich ausbreiten zu können.

Der Weißfäule-Pilz Sclerotinia sclerotiorum ist ein verheerender Schaderreger im Pflanzenbau, der mehr als 400 verschiedene Pflanzenarten befallen kann. Die Krankheit, die er verursacht, wird Weißstängeligkeit genannt, weil das weiße, watteartige Pilzgewebe zuerst die Stängel überwuchert. Durch das erkrankte Gewebe knicken die Pflanzen um und welken. In der Landwirtschaft ist vor allem der Rapsanbau betroffen, weshalb die Pilzerkrankung auch Rapskrebs genannt wird. Von der Pflanzenkrankheit sind verschiedene Kohlarten, aber auch Kartoffeln, Hülsenfrüchte und Erdbeeren betroffen.

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für chemische Ökologie in Jena beschäftigen sich schon lange mit Senfölglykosiden und Isothiocyanaten, die für den besonderen Abwehrmechanismus von Kohlpflanzen, zu denen Raps, Rettich und Senf gehören, grundlegend sind. „Wir wollten herausfinden, wie erfolgreiche Schaderreger die Pflanzen trotzdem erfolgreich infizieren können und dabei die pflanzliche Verteidigung überwinden. Wir stellten uns daher die Frage, wie ein weitverbreiteter Pflanzenpilz an die chemische Abwehr von Kohlpflanzen angepasst ist“ erläutert Jingyuan Chen, die Erstautorin der Studie.

Die Forscher konnten in Experimenten zeigen, dass die auf Senfölglykosiden basierende Abwehr tatsächlich gegen Pilzbefall wirkt. Allerdings entdeckten sie mindestens zwei verschiedene Strategien des Weißfäule-Pilzes, die Abwehrstoffe zu entgiften: Die erste ist ein allgemeiner Entgiftungsmechanismus, bei dem Glutathion an die giftigen Isothiocyanate gebunden wird. Diese Art von Entgiftung organischer Abwehrstoffe findet man häufig bei Insekten und sogar Säugetieren. Der zweite und weitaus effektivere Weg, die Isothiocyanate unschädlich zu machen, besteht in ihrer Hydrolyse, also ihrer enzymatischen Spaltung mit einem Wassermolekül. Ziel der Forscher war es nun, die für diesen Entgiftungsmechanismus zugrundeliegenden Enzyme und die entsprechenden Gene zu identifizieren. Aus Bakterien waren bereits Gene bekannt, die eine erfolgreiche Entgiftung dieser Stoffe ermöglichen. Sie werden nach den Untersuchungen an der Modellpflanze Arabidopsis thaliana, einem Kreuzblütengewächs, Sax-Gene genannt – Survival in Arabidopsis eXtracts (Überleben in Extrakten von Arabidopsis).

Weißfäule-Pilz Sclerotinia sclerotiorum auf Arabidopsis.
Bild: © Anna Schroll

„Wir konzentrierten unsere Suche auf die bereits bekannten SaxA-Proteine, um Kandidatengene für unsere Untersuchungen auszuwählen. Dann testeten wir, ob diese Gene in Pilzen, die den Giftstoffen ausgesetzt waren, wirklich vermehrt aktiviert werden, und ob das resultierende Protein die Giftstoffe unschädlich machen kann,“ erklärt Daniel Vassão, einer der Studienleiter. Mit Hilfe hochauflösender analytischer Methoden konnten die Wissenschaftler die Stoffwechselprodukte, die bei der Entgiftung entstehen, im Pilz identifizieren und quantifizieren. Dafür verwendeten sie auch Mutanten des Pilzes, in denen das SaxA kodierende Gen stillgelegt worden war, zum Vergleich. Dieser Vergleich machte deutlich, dass das SaxA-Protein des Weißfäule-Pilzes gegen eine ganze Reihe von Isothiocanyaten aktiv ist. Dies nutzt der Pilz offenbar, um verschiedene Pflanzen der Gattung Kohl zu besiedeln.

Mutanten, denen das Gen für diesen Entgiftungsweg fehlte, waren dramatisch in ihrer Fähigkeit beeinträchtigt, die pflanzlichen Abwehrstoffe zu tolerieren. „Es war jedoch überraschend, das diese Mutanten den allgemeinen Entgiftungsmechanismus der Glutathion-Bindung hochfuhren, auch wenn dies den Verlust der Isothiocyanat-Hydrolyse nicht vollständig ausgleichen konnte“, sagt Jingyuan Chen. Die Glutathion-Bindung kann die Isothiocyanate nicht annähernd so wirkungsvoll entgiften, wie die Hydrolyse. Außerdem scheint sie für den Pilz kostenintensiver zu sein. Dennoch ist diese allgemeine Entgiftungsstrategie immer aktiv, hilft sie dem Pilz doch dabei, viele andere Abwehrstoffe zu entgiften. „Möglicherweise schützt der allgemeine Entgiftungsmechanismus den Pilz am Anfang, während die speziell gegen die Isothiocyanate gerichtete Strategie erst dann aktiviert wird, wenn der Erreger erstmals diesen Giftstoffen ausgesetzt ist“, sagt Daniel Vassão.

In weiteren Experimenten möchten die Forscher nun testen, ob auch andere Schadpilze an Kreuzblütengewächsen Isothiocyanate über den gleichen Mechanismus entgiften, ob auch nicht verwandte Pilzarten in der Lage sind, diese Gifte abzubauen und wie sie dies bewerkstelligen. „Dann werden wir wissen, ob sich diese weit verbreitete Entgiftungsstrategie in Pilzen immer wieder neu entwickelt hat, oder ob es sich um ein konserviertes Merkmal handelt, das in vielen Pilzlinien zu finden ist und im Laufe der Evolution erhalten blieb,“ meint Jonathan Gershenzon, Direktor der Abteilung Biochemie, in der die Arbeiten durchgeführt wurden.

Max-Planck-Institut für chemische Ökologie

Originalpublikation:
Chen, J., Ullah, C., Reichelt, M., Beran, F., Yang, Z.-L., Gershenzon, J., Hammerbacher, A., Vassão, D. G. (2020). The phytopathogenic fungus Sclerotinia sclerotiorum detoxifies plant glucosinolate hydrolysis products via an isothiocyanate hydrolase. Nature Communication 11: 3090, DOI 10.1038/s41467-020-16921-2
https://doi.org/10.1038/s41467-020-16921-2

Weißfäule-Pilz Sclerotinia sclerotiorum auf Medium.
Bild: © Anna Schroll

Kategorie: Forschung, News Stichworte: Kohlpflanzen, Pflanzenabwehr, Schadpilz, Sclerotinia sclerotiorum, Senföl-Bombe

Weitere Nachrichten

AIT Poster Award 2025 prämiert zukunftsweisende Technologien

Der AIT Poster Award des Austrian Institute of Technology würdigt jährlich herausragende Forschungsprojekte mit wirtschaftlichem Anwendungspotenzial. Ziel ist es, junge Wissenschaftler:innen zu ermutigen, ihre innovativen Ideen frühzeitig in Richtung … [Weiterlesen...] Infos zum Plugin AIT Poster Award 2025 prämiert zukunftsweisende Technologien

Elektrischer Tunnelofen spart bis zu 40 % Energie

Mit dem E-Bake G2 präsentiert GEA einen neuen elektrischen Tunnelofen für die Industrie, bei dessen Entwicklung eine verbesserte Energieeffizienz und optimierte Prozesskontrolle im Mittelpunkt standen. Der neue Ofen ist ein bedeutender Schritt, um … [Weiterlesen...] Infos zum Plugin Elektrischer Tunnelofen spart bis zu 40 % Energie

Labortechnik & Analytik auf der LAB-SUPPLY Innsbruck

Am 25. Juni 2025 findet im Congress Innsbruck die LAB-SUPPLY statt – eine kompakte Tagesmesse, die sich als bedeutender Treffpunkt für Fachleute aus Labortechnik, instrumenteller Analytik und Life Sciences etabliert hat. Der persönliche Austausch … [Weiterlesen...] Infos zum Plugin Labortechnik & Analytik auf der LAB-SUPPLY Innsbruck

Mobiles Biomasse-Kraftwerk wandelt Altstoffe in Energie um

Das österreichische Start-up Corbofix hat ein dezentrales, patentiertes Biomasse-Kleinkraftwerk entwickelt, das aus biogenen Altstoffen wie Altholz, Laub, Rasenschnitt oder Industrieabfällen verlässlich Energie, Strom und Wärme erzeugt. Die kompakte … [Weiterlesen...] Infos zum Plugin Mobiles Biomasse-Kraftwerk wandelt Altstoffe in Energie um

Haupt-Sidebar

Aktuelle Ausgabe

Newsletter

  • Newsletter Anmeldung
  • Newsletter Archiv

Messekalender

Juni 25
Ganztägig

LAB-SUPPLY Innsbruck 2025

Sep. 3
Ganztägig

SchraubTec Bochum 2025

Sep. 10
Ganztägig

LAB-SUPPLY Chemnitz 2025

Sep. 10
10. September - 11. September

all about automation 2025 – Wetzlar

Sep. 15
15. September - 19. September

drinktec 2025

Kalender anzeigen

Welkin Media News

Aktuelle Nachrichten aus unseren anderen Online-Portalen Österreichische Chemie Zeitschrift und Österreichische Kunststoffzeitschrift.

  • Edvanced Recycling vereint Innovation mit Praxiserfahrung
    am 17. Juni 2025 von Birgit Fischer (Österreichische Kunststoffzeitschrift)

    Erema stellte am Stammsitz in Ansfelden die Kampagne „Edvanced Recycling – Erema Prime Solutions for Advanced Recycling“ vor und positioniert sich damit als Vorreiter im modernen Kunststoffrecycling. Im Rahmen eines Pressegesprächs gewährte […]

  • Gezielt steuerbare Permeabilität in Metallstrukturen durch 3D-Druck
    am 17. Juni 2025 von Birgit Fischer (Die Chemie Zeitschrift Österreichs)

    Das Fraunhofer ILT stellt eine LPBF-Methode vor, mit der sich Permeabilität direkt in metallischen 3D-Druck-Bauteilen realisieren lässt – ohne Nachbearbeitung, mit gezielt steuerbarer Porosität. Präsentation auf der Laser World of Photonics […]

  • Green. Smart. Nachwuchsorientiert: VDMA auf der K 2025
    am 17. Juni 2025 von Birgit Fischer (Österreichische Kunststoffzeitschrift)

    Mit einem klaren Fokus auf Kreislaufwirtschaft, Digitalisierung und verantwortungsvolles Handeln setzt der VDMA auf der K 2025 starke Akzente. Im Zentrum steht das Forum „The Power of Plastics!“, das auf The post Green. Smart. […]

  • BASF kauft DOMO-Anteil an Alsachimie
    am 16. Juni 2025 von Birgit Fischer (Die Chemie Zeitschrift Österreichs)

    BASF übernimmt den 49-prozentigen DOMO-Anteil an Alsachimie und stärkt ihre Position bei Polyamid-Vorprodukten. Mit der vollständigen Kontrolle über den Standort Chalampé will BASF die Versorgung mit Polyamid-Vorprodukten absichern und die […]

  • Sirmax gründet neue E&E-Sparte
    am 16. Juni 2025 von Birgit Fischer (Österreichische Kunststoffzeitschrift)

    Der italienische Compoundeur Sirmax investiert drei Millionen Euro in eine neue Business Unit für den Elektro- und Elektroniksektor. Die internationale Ausrichtung wird durch den Ausbau der Werke in Italien, Indien, Polen und den USA sowie ein […]

  • Werner & Mertz und PreZero kooperieren für die Kreislaufwirtschaft
    am 13. Juni 2025 von Birgit Fischer (Österreichische Kunststoffzeitschrift)

    Werner & Mertz und PreZero starten eine strategische Partnerschaft zur Förderung der Kreislaufwirtschaft. Im Zentrum steht die Recyclat-Initiative mit vollständig recyclingfähigen Verpackungen. Ein erstes Projekt: Waschmittelflaschen aus 100 […]

  • Dünnschichtsensoren optimieren Echtzeitkontrolle im Spritzguss
    am 13. Juni 2025 von Birgit Fischer (Österreichische Kunststoffzeitschrift)

    Das Fraunhofer IST präsentiert auf der Automatica 2025 ein Sensorsystem zur Echtzeitüberwachung im Spritzguss. Dünnschichtsensoren und maschinelles Lernen ermöglichen eine automatisierte Qualitätskontrolle und die Nutzung nachhaltiger […]

  • IC-Substrat-Zentrum für Mikroelektronik in Leoben eröffnet
    am 13. Juni 2025 von Birgit Fischer (Die Chemie Zeitschrift Österreichs)

    AT&S hat am 3. 06. 2025 in Leoben das erste europäische Kompetenzzentrum für F&E sowie Produktion von IC-Substraten in Betrieb genommen. In dem hochmodernen Gebäudekomplex „Hinterberg 3“ arbeiten bereits 420 neue Fachkräfte auf einer […]

  • Leichtbau-Innovation von ENGEL auf der EUROBIKE 2025
    am 12. Juni 2025 von Birgit Fischer (Österreichische Kunststoffzeitschrift)

    ENGEL präsentiert sich erstmals auf der EUROBIKE, die vom 25. bis 29. Juni 2025 in Frankfurt stattfindet. Mit einer vollständig integrierten Produktionszelle demonstriert das Unternehmen live die Fertigung eines innovativen Fahrradlenkers für […]

  • CO2-Elektrolyse unter Hochdruck
    am 12. Juni 2025 von Birgit Fischer (Die Chemie Zeitschrift Österreichs)

    Forschende entwickeln Zero Gap Reaktor der CO2 Elektrolyse bei Differenzdruck bis 40 bar ermöglicht und industrielle Integration erlaubt. Diese Innovation eröffnet neue Möglichkeiten für eine direkte Kopplung der CO2-Elektrolyse an bestehende […]

Copyright © 2025 · Welkin Media Verlag