Durch die Regulierung des Pflanzengens entstehen Chemikalien, die Pflanzenpathogene abwehren

Pflanzen binden Kohlenstoff durch Photosynthese, geben jedoch Chemikalien an den Boden ab, die ein Fünftel des Kohlenstoffs enthalten, den sie produzieren. Auf den ersten Blick scheint es eine Verschwendung zu sein. Was bringt es, Chemikalien in den Boden zu werfen, wenn sie diesen Kohlenstoff zum Wachsen oder zur Vermehrung nutzen können?

Die Freisetzung von Chemikalien (Exsudat) im Boden ist eine wichtige Strategie, mit der Pflanzen nützliche Mikroben anziehen. Pflanzen bilden beispielsweise eine Partnerschaft mit Mykorrhizapilzen, die Pflanzen mit Stickstoff und Phosphat im Austausch gegen Kohlenstoff versorgen. Andererseits reagieren schädliche Krankheitserreger, die Pflanzenwurzeln besiedeln sollen, auch auf die Chemikalien, die Pflanzen freisetzen. Der Wettlauf um die Besiedlung von Pflanzenwurzeln verwandelt die Rhizosphäre (die Region des Bodens, die Pflanzenwurzel-Exsudat enthält) in ein Schlachtfeld zwischen nützlichen und schädlichen Mikroben. Der Gewinner besiedelt die Pflanzenwurzel und erhält Zugang zu den Nährstoffen, die Pflanzen produzieren.

In einer kürzlich in BioRxiv Preprint veröffentlichten Studie haben Wissenschaftler zwei Gene ABC-C6 und ABC-G33 in Tomatenpflanzen reguliert, um weniger Kopien der Produkte dieser Gene zu produzieren. Durch die Regulation dieser Gene wurde der chemische Gehalt des Wurzelexsudats verändert. Die Anpassung von Exsudatchemikalien durch Genregulation machte die Pflanze für pflanzenparasitäre Nematoden, einschließlich Wurzelknotennematoden und Kartoffelzystennematoden, weniger attraktiv. Die Studie fand auch heraus, dass das Modifizieren des Exsudats auch das Schlüpfen dieser Nematoden verhindert. Diese Studie ergab auch, dass der Exsudatgehalt die Fähigkeit der Pflanze, nützliche Mikroben anzuziehen, beeinflusst und eine weitere Dynamik im Zusammenspiel zwischen Pflanzen und Mikroben aufzeigt.

Pflanzenparasitäre Nematoden verursachen einen Rückgang der Ernteerträge um 12 Prozent und kosten die Wirtschaft bis zu 157 Milliarden USD. Aufgrund ihrer Komplexität und Vielfalt bemühen sich die Wissenschaftler jedoch, langfristige Lösungen zum Schutz unserer Pflanzen zu finden. Und deshalb ist eine ex planta Lösung des Problems attraktiv. Diese Studie zeigt eine Push-Pull-Strategie, mit der wir Mikroben (oder Parasiten) abwehren oder anziehen können. Daher ist die Manipulation des Wurzelexsudatgehalts zur Abwehr von Nematoden und zur Verhinderung des Eindringens von Nematoden in die Pflanzen eine attraktive Perspektive, die enorme Vorteile haben könnte.

Diese Ergebnisse zeigen eine komplexe Beziehung zwischen der Pflanze und wirtschaftlich wichtigen Mikroben und Parasiten. Die präsentierten Daten liefern genetische Informationen, um diese Wechselwirkungen zu beeinflussen. Mit unserer Fähigkeit, Gene wie Pflanzenzüchtung und Biotechnologie zu manipulieren, können wir vorteilhafte Wechselwirkungen zwischen Pflanzen und Mikroben in der Rhizosphäre fördern, um die globale Landwirtschaft zu verbessern.

Die Veröffentlichung „ABC-Transporter verändern die Wechselwirkungen zwischen Pflanzen, Mikroben und Parasiten in der Rhizosphäre“ ist in BioRxiv veröffentlicht. Lesen Sie den Link zum Artikel: https://doi.org/10.1101/526582

Tags: Pflanzenbiologie, Pflanzenabwehr, Pflanzenkrankheit, Pflanzeninfektion, Plant Science, Plant Sciences

Ursprünglich veröffentlicht unter http://www.talkplant.com am 24. März 2019.