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Pflanzen vor Pilzen schützen

In zwei aktuellen Publikationen konnte das Team um Prof. Hubertus Haas von der Sektion für Molekularbiologie am Biozentrum Innsbruck die Bedeutung so genannter Siderophoren für die Virulenz von Schimmelpilzen unterstreichen. Gemeinsam mit amerikanischen Forschern haben die Innsbrucker Wissenschaftler erstmals gezeigt, dass das Siderophorsystem für die Virulenz von pflanzenpathogenen Pilzen von Bedeutung ist.

Durch parasitäre Pilze hervorgerufene Erkrankungen von Pflanzen zählen weltweit zu den wichtigsten Ursachen von Ernteverlusten bei der Erzeugung von Nahrungs- und Futtermitteln. Darüber hinaus produzieren viele Pilze Giftstoffe, so genannte Mykotoxine, die beim Verzehr von kontaminierten Lebensmitteln die Gesundheit der Verbraucher gefährden. Experten gehen heute davon aus, dass rund ein Viertel der Getreideproduktion weltweit mit diesen Mykotoxinen belastet ist. Verantwortlich dafür sind die Pilzgattungen Fusarium, Penicillium und Aspergillus. So verursacht zum Beispiel das vom Schimmelpilz Aspergillus gebildete Aflatoxin bereits in geringen Konzentrationen schwere Schädigungen der Leber, der Nieren und des Immunsystems. Da es derzeit kein wirksames Verfahren zur Beseitigung dieser giftigen Stoffe auf Lebensmitteln gibt, ist die effiziente Prävention der Pilzinfektion von Pflanzen bei der Erzeugung und Verarbeitung von Lebensmittel ein dringendes Bedürfnis.

Knackpunkt Eisenhaushalt

In Zusammenarbeit mit Hubertus Haas von der Sektion für Molekularbiologie des Biozentrums der Medizinischen Universität Innsbruck konnte eine von Gillian Turgeon geleitet amerikanische Forschergruppe nun erstmals zeigen, dass so genannte Siderophore für die Virulenz von pflanzenpathogenen Pilzen eine Rolle spielen. Der Schimmelpilz nutzt die Siderophoren für die Aufnahme des lebenswichtigen Eisens. Die niedermolekularen Peptide binden das Eisen und werden einerseits zur Eisenaufnahme aus den Zellen ausgeschleust und andererseits intrazellulär zur Eisenspeicherung benutzt. Im Fall einer Infektion entwenden die Siderophoren das Eisen von der Wirtspflanze und schädigen dadurch diese. Wird die Fähigkeit der Pilze zur Bildung von Siderophoren genetisch blockiert, reduziert sich auch deren Virulenz.

Verbesserung des Pflanzenschutzes

In einer weiteren Arbeit konnte Mag. Martin Eisendle aus der Arbeitsgruppe von Hubertus Haas zeigen, dass Siderophore in Pilzen auch eine wichtige Rolle in der Speicherung von Eisen, im Entwicklungszyklus und der Resistenz gegen oxidativen Stress spielen. Diese neuen Kenntnisse wurden vor kurzem in den renommierten Zeitschriften „The Plant Cell“ und „Eukaryotic Cell“ veröffentlicht und bieten viel versprechende Perspektiven für die Verbesserung des Pflanzenschutzes. „Mit dem Wissen über die Funktionsweise des Siderophorsystem verfügt die Forschung über einen wichtigen Ansatzpunkt zur Bekämpfung von Pilzinfektionen“, freut sich Prof. Haas. Seine Arbeitsgruppe forscht seit 1998 mit Unterstützung des Österreichischen Wissenschaftsfonds (FWF) am Eisenhaushalt von Schimmelpilzen.