- Falscher Mehltau: Eipilz mit Algen-Peitschgeißel - Biodiversität und Klima Forschungszentrum (BiK-F)
Während normale Menschen sich vor allem vor falschen Fuffzigern und falschen Versprechungen fürchten, fürchten sich unsere Pflanzen und Gärtner vor allem vor dem Falschen Mehltau; während durch das Humangenomprojekt die Gensequenzen menschlicher Finanzschädlinge seit 2003 bekannt sind, wurde das Erbgut des mikrobiellen Pflanzenschädlings "Falscher Mehltau" erst jetzt eingehend untersucht: "Die Ergebnisse werden dazu beitragen, gezieltere und nachhaltigere Bekämpfungsstrategien gegen solche Pflanzenschädlinge zu entwickeln," fasst am 17. Dezember 2010 Prof. Dr. Marco Thines zusammen – Prof. Thines ist einer der Autoren der internationalen Studie im wissenschaftlichen Fachmagazin "Sciene", er arbeitet am Biodiversität und Klima Forschungszentrum (BiK-F) in Frankfurt am Main.
Der Falsche Mehltau schwingt als Eipilz die Peitschgeißel
Gärtner und Landwirte fürchten die weltweit auftretende Pflanzenkrankheit Falscher Mehltau an Obst und Gemüse genauso wie den "Echten Mehltau", im Gegensatz zum Schlauchpilz Echter Mehltau sind die etwa 800 verschiedenen Falschen Mehltau-Arten aber gar keine Pilze, vielmehr sind sie als so genannte Heterokontophyta nah mit den Braunalgen und Kieselalgen verwandt: Einzellige Zoosporen oder Schwärmsporen des Falschen Mehltaus tragen bei diesen verschiedenen Algenarten eine nach vorn gerichtete Flimmergeißel und eine nach hinten schlagende Peitschgeißel, damit schwärmen fast alle Falschen Mehltau-Arten nur für eine einzige Pflanzenart.
Der Falsche Mehltau schwärmt für Salat, Wein und Spinat
Wie die Menschen schwärmen die Schwärmsporen des Falschen Mehltaus für guten Wein und Tabak, als so genannter obligat biotropher Parasit benötigt er den guten Tropfen aber als lebendige Nutzpflanze und nicht in der Weinflasche: Dagegen schwärmt die von den Forschern untersuchte Falsche Mehltau-Art "Hyaloperonospora arabidopsidis" speziell für die genetische Modellpflanze und Kohlgewächs Acker-Schmalwand (Arabidopsis thaliana) – nahe verwandte Mehltau-Arten befallen dagegen wichtige Agrar- und Gartenpflanzen wie Mais, Raps, Salat, Sonnenblumen und Spinat. Obwohl ein Falscher Mehltau wie Peronospora farinosa im Frühjahr und Herbst an Spinat große Schäden anrichten kann, ist bisher nur wenig über die Wirt-Pathogen-Interaktion bekannt.
Der Falsche Mehltau trickst das Immunsystem der Pflanze aus
Im Rahmen eines internationalen Teamworks sequenzierten die Forscher nun das Genom von H. arabidopsidis und untersuchten wie sich der Falsche Mehltau genetisch an die befallene Pflanze angepasst hat: Der Pflanzenschädling tarnt sich mit einer immunologischen Tarnkappe gegenüber dem Immunsystem der Pflanze, viele Gene für Enzyme und Eiweiße sind stark reduziert, die der Pflanze einen Angriff des Krankheitserregers signalisieren würden. Auch Pflanzen haben ein lernfähiges Immunsystem gegenüber Krankheitserregern, hier spielen zum Beispiel die sogenannte sytemische Resistenz und schwefel-induzierte Resistenz (SIR) eine Rolle bei der Gegenwehr – der Falsche Mehltau treibt allerdings ein falsches Spiel und ist für das Immunsystem-Radar der Wirtspflanze nur schwer erkennbar.
Der Falsche Mehltau unterdrückt mit RXLR-Effektoren die Immunabwehr
Wird eine Pflanze durch einen Pflanzenschädling befallen, zerstören die Pflanzen durch Nekrose befallene Pflanzenteile um die Ausbreitung eines Krankheitserregers zu stoppen. Um diese Abwehrreaktion zu verhindern, reduzierte der Falsche Mehltau die kodierendem Gene der dafür verantwortlichen Eiweiße. Zusätzlich unterdrücken RXLR-Effektoren den Abwehrmechanismus der Pflanze, die Eipilze (Oomycetes) bilden hier Effektor-Proteine mit einem RXLR-Aminosäuren-Motiv – die Anzahl dieser RXLR-Effektoren ist aber gegenüber anderen Pflanzenschädlingen erheblich reduziert: Der Falsche Mehltau hat sich als Parasit an die Wirtspflanzenart angepasst, er muss sogar das Überleben der Wirtspflanze sichern.
Der biotrophe Parasit ist abhängig von der lebendigen Wirtspflanze
Als obligat biotropher Parasit ist die Falsche Mehltau-Art "H. arabidopsidis" total abhängig von seiner Wirtspflanze, der Pflanzenschädling ist dem Gedeihen der Wirtspflanze auf Gedeih und Verderb ausgeliefert, der Erreger kann lebenswichtige Schwefel- oder Stickstoff-Stoffwechselprodukte selbst nicht mehr herstellen – dies zeigt sein genetischer Bauplan. Da er sich nur von den lebenden Zellen der von ihm befallenen Wirtspflanze ernähren kann, bieten sich solche Schwachstellen zur Bekämpfung der Pflanzenkrankheit an. Da der Falsche Mehltau vom Klimawandel profitiert, werden nun die zum Teil temperaturabhängigen Abwehrmechanismen der befallenen Pflanze optimiert.
Weiterführende Literatur:
Originalveröffentlichung: Laura Baxter, Sucheta Tripathy, Naveed Ishaque et. al. (2010): Signatures of adaption to obligate biotrophy in the Hyaloperonospora arabidopsidis Genome. Science, Ausgabe 330, Nummer 6010, Seite 1.549 bis 1.551.
Dr. Gerald Albach - Schreiben macht Spaß: mit Licht und mit Worten! Damit ich weiß, worüber ich schreibe, habe ich als Diplom-Biologe in der ...
