Im 19. Jahrhundert verursachte der berüchtigte Krankheitserreger Phytophthora infestans eine große Hungersnot in Irland und anderen Teilen Westeuropas. Bis heute ist er eine große Bedrohung für die weltweite Nahrungserzeugung. Es war lange Zeit ein Rätsel, wie dieser mikroskopisch kleine Organismus und andere Vertreter der Gattung Phytophthora mechanisch durch die Schutzschicht auf den Blättern von Nutzpflanzen eindringen können. Jetzt haben Experten der Wageningen University & Research aus verschiedenen Disziplinen Pflanzenpathologie, Zellbiologie und Physik in einer einzigartigen Zusammenarbeit die Antwort auf diese Frage gefunden. Ihre Entdeckung liefert neue Hinweise zur effizienteren, nachhaltigen und langfristigen Bekämpfung der Kartoffelfäule. Die Ergebnisse werden in Nature Microbiology veröffentlicht.
Pflanzen sind ständig von Krankheitserregern aller Art bedroht. Eine Reihe dieser Eindringlinge, die den schwierigen Namen Phytophthora (wörtlich: Pflanzenzerstörer) tragen, verursachen jährlich enorme Schäden an verschiedenen Kulturpflanzen wie Kartoffeln, Tomaten, Auberginen, Kakao, Paprika, Soja und Dattelpalmen sowie auch in Wäldern und Naturschutzgebieten. Phytophthora stellt nicht nur eine große Bedrohung für unsere Ernährung dar, sondern verursacht auch enorme wirtschaftliche Schäden und verursacht im Kartoffelsektor einen jährlichen Schaden von etwa 6 bis 7 Milliarden Euro.
Die Bekämpfung von Phytophthora ist und bleibt problematisch, weil der Erreger und seine Wirtspflanze ein ständig anhaltendes Wettrüsten betreiben. In die Entwicklung resistenter Pflanzen durch Pflanzenzüchtung werden enorme Ressourcen investiert, auch um unabhängiger vom chemischen Pflanzenschutz zu sein. Es besteht ebenfalls ein wachsendes Interesse an neuen Formen des Mischanbaus, um die Krankheit einzudämmen.
Phytophthora dringt in die Zellen der Wirtspflanze ein. Bild: WUR
Nutzung von Erkenntnissen aus der Mechanik
Eine andere Option zur Bekämpfung ist die Verhinderung des Eindringens von Phytophthora in den Wirt. Pflanzen sind mit einer Schutzschicht ausgestattet, die dazu dient, Eindringlinge wie Phytophthora fernzuhalten. Doch dieser mikroskopisch kleine Erreger (weniger als ein Zehntel der Dicke eines menschlichen Haares) ist in der Lage, diese Schicht zu durchdringen und die Pflanze zu infizieren. Trotz jahrzehntelanger Forschung blieb bisher unbekannt, wie diese Schicht mechanisch durchdrungen wird. Zur Aufklärung dieses Problems haben sich innerhalb der WUR-Pflanzenpathologen, Zellbiologen mit Physikern zusammengetan. Letztere waren Spezialisten in der Mechanik und haben untersucht, wie sich Objekte und Materialien bewegen und auf die einwirkenden Kräfte reagieren. Das kombinierte Wissen aus allen Disziplinen und neue gemeinsam entwickelte Forschungsmethoden konnten dieses Rätsel endlich lösen.
Scharfes Messer
„Wir haben herausgefunden, wie der Erreger mit cleveren Tricks seine röhrenförmigen Haustorien schärft, mit denen er dann wie mit einem scharfen Messer durch die Oberflächenmembranen der Pflanze schneiden und so eindringen kann. Mit dieser Strategie kann er seinen Wirt ohne Anwendung roher Gewalt, aber durch minimalem Energieverbrauch infizieren. Dieser Mechanismus wurde nun erstmals grundlegend aufgeklärt und entdeckt“, sagt Joris Sprakel, Professor für Physikalische Chemie und Weiche Materie.
Für weitere Informationen: wur.nl