Sex ist für den echten Mehltau nur zweite Wahl

16. Juli 2013, 12:45
3 Postings

Sexuelle Fortpflanzung und neue Erbgutkombinationen erweisen sich für den Pilz meist als Nachteil

Echter Mehltau ist eine parasitäre Pilzerkrankung, die Kulturpflanzen wie Weizen und Gerste befällt und dabei jedes Jahr hohe Ernteeinbußen verursacht. Da der Pilz genetisch perfekt an seine Wirtspflanzen angepasst ist, erweisen sich sexuelle Fortpflanzung und neue Erbgutkombinationen meist als Nachteil. Ungeschlechtliche Vermehrung ist für den Mehltau dagegen wesentlich erfolgreicher, wie Biologen nun belegen konnten. Dennoch leistet sich der Pilz einen sexuellen Fortpflanzungszyklus.

Beat Keller und Thomas Wicker, Pflanzenbiologen der Universität Zürich, analysierten mit ihrem Team das Erbgut von Weizen-Mehltauvarianten aus der Schweiz, England und Israel. Die Gruppe von Paul Schulze-Lefert vom Max-Planck-Institut für Pflanzenzüchtungsforschung in Köln untersuchte derweil das Erbgut von Gersten-Mehltau. Die in "Nature Genetics" bzw. "PNAS" publizierten Resultate decken eine lange gemeinsame Geschichte der Ko-Evolution von Wirt und Schädling auf sowie einen unerwarteten Erfolg von ungeschlechtlich gezeugten Nachkommen des Mehltau-Pilzes. Darüber hinaus geben die Daten neue Einblicke in die Kulturgeschichte von Weizen und Gerste und ihre Interaktion mit dem Mehltau-Krankheitserreger.

Mehltau pflanzt sich, wie andere Pilze auch, auf zwei Arten fort: Auf sexuellem Weg, bei dem Erbgut neu kombiniert wird, und auf ungeschlechtlichem Weg, bei dem Nachkommen und Mutterpilz erbgleich sind. Die Forscher weisen jetzt nach, dass der Erfolg der beiden Fortpflanzungsarten unterschiedlicher nicht sein könnten: "Die auf befallenen Wirtspflanzen nachgewiesenen Mehltau-Pilze haben sich nur alle paar Jahrhunderte erfolgreich sexuell fortgepflanzt. Die Vermehrung verlief hauptsächlich auf ungeschlechtlichem Weg", erläutert Thomas Wicker.

Asexuelle Fortpflanzung als Erfolgsmodell

Dieser verblüffende Sachverhalt hat seine tieferen Gründe: Um die Wirtspflanze infizieren zu können, muss der Mehltau-Pilz die Abwehrmechanismen der Pflanze erfolgreich ausschalten können – der Parasit muss perfekt an seinen Wirt angepasst sein. Dazu Keller: "In einer Parasit-Wirt-Situation sind Neukombinationen des Erbgutes für den Parasit nachteilig, da sich dadurch die Anpassung an den Wirt bzw. an dessen Abwehrmechanismen verschlechtert." Erbgleiche Nachkommen von erfolgreichen Mehltaupilzen, solchen die bereits Wirtspflanzen infizieren konnten, haben dagegen die optimalen genetischen Voraussetzungen, um ihrerseits einen Wirt befallen zu können.

Gemäß Schulze-Lefert sind Weizen- bzw. Gersten-Mehltau-Nachkommen aus ungeschlechtlicher Fortpflanzung im Normalfall erfolgreicher als solche aus sexueller Fortpflanzung. Asexuelle Fortpflanzung als Erfolgsmodell scheint charakteristisch für viele parasitäre Pilze zu sein, also auch für jene, die Menschen befallen, wie zum Beispiel Fußpilze.

Wenn Sex sich lohnt

Anhand der Genanalysen können die Wissenschafter weiter nachweisen, dass Mehltau bereits vor 10.000 Jahren, also vor der eigentlichen Domestizierung von Weizen als Nutzpflanzen, auf den Vorläuferformen des späteren Weizens parasitierte. Alle späteren durch Züchtung oder spontane Mutationen entstandenen genetischen Veränderungen der Getreidepflanzen waren nie in der Lage, den Mehltau-Pilz längerfristig vom Weizen fernzuhalten.

Genau an diesem Punkt zeigt sich der Vorteil der sexuellen Fortpflanzung, und weshalb sich der sonst meist erfolglos verlaufende sexuelle Fortpflanzungszyklus für die Mehltau-Pilze trotzdem lohnt: Weizen und Mehltau befinden sich in einem permanenten evolutionären Wettrüsten. "Wenn der Weizen seine Abwehrmechanismen gegen den Parasiten verbessert, muss der Pilz nachziehen können, sonst hat er verloren", erklärt Wicker. "Das ist nur mit der Neukombination des Erbgutes, sprich sexueller Fortpflanzung möglich."

Offenbar kam es im Verlauf der Jahrtausende verschiedene Male zu sexuellem Austausch und zu Vermischungen des Erbgutes von verschiedenen Mehltau-Varianten. Auf diese Weise entstanden neue Mehltau-Varianten, die in der Lage waren, neue Weizensorten zu befallen. Die Wissenschafter vermuten, dass der antike Getreidehandel mitverantwortlich für die Entstehung von neuen Mehltau-Varianten war. (red, derstandard.at, 16.07.2013)

Share if you care.