Wie sich Pflanzen gegen Pilzbefall wehren

    24. Jänner 2019, 06:00
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    Kiwelline hemmen das Enzym, mit dem der Pilz seinerseits die Abwehrreaktion der Pflanze sabotiert

    Marburg – Im laufenden evolutionären Wettrüsten haben Forscher eine Abwehrwaffe identifiziert, deren Funktion man bislang nur vermutet hatte: Pflanzen setzen gegen den Befall durch schädliche Pilze eine Gruppe spezieller Abwehrmoleküle ein, wie die Universität Marburg berichtet: nämlich Kiwelline. Ihre Erkenntnisse zu dieser chemischen Kriegsführung veröffentlichten die Forscher in "Nature".

    Schlag und Gegenschlag

    Der Pilz Ustilago maydis befällt Maispflanzen und löst bei ihnen den sogenannten Maisbeulenbrand aus. Im Verlauf der Infektion gibt der Pilz eine große Menge des Enzyms Chorismat Mutase 1 (Cmu1) in die Pflanze ab, welches die Infektion unterstützt und die Immunantwort der Pflanze unterdrückt.

    Doch auch die Pflanze hat einen Kampfstoff im Arsenal: Die Forscher um Regine Kahmann vom Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie und Gert Bange von der Uni Marburg identifizierten ein Protein, das die Aktivität von Cmu1 sehr erfolgreich hemmt: eben Kiwellin. Die Forscher konnten außerdem den genauen Mechanismus durch Röntgenkristallographie beschreiben. "Die Struktur zeigt eindrücklich, dass das Abwehrprotein den Zugang der Substrate und damit die katalytische Funktion der Cmu1 blockiert", erklärt Bange.

    Mögliche neue Fungizide

    Weiterführende Untersuchungen zeigten, dass Kiwelline zu einer großen Klasse von pflanzlichen Abwehrproteinen gehören. So finden sich allein im Mais 20 verschiedene Kiwelline, von denen allerdings nur eines die Aktivität des Pilz-Stoffes hemmt. Frühere Studien hatten bereits die Produktion von Kiwellinen in Tomaten und Kartoffeln nach Befall durch schädliche Organismen gezeigt. Das ließ vermuten, dass Kiwelline zu einer universellen pflanzlichen Abwehrreaktion gehören – belegt wurde dies aber erst durch die nun erfolgte Analyse.

    Die Marburger Forscher legten damit auch den Grundstein für die Identifikation weiterer Kiwelline und deren Zielproteine in anderen Organismen. Mittelfristig könnte dies eine biotechnologische Nutzung von Kiwellinen als Alternative zu herkömmlichen Fungiziden ermöglichen. (red, 24. 1. 2019)

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