Neu identifizierte Protease-Inhibitoren könnten den ungehemmten Kartoffelanbau unterstützen

Als Menschen domestizierte Pflanzen haben sie bestimmte Samen aufbewahrt, um sie in der nächsten Vegetationsperiode zu pflanzen, basierend auf wünschenswerten Eigenschaften. Auf diesem Weg der Domestizierung tauchte die Anfälligkeit für Krankheiten auf, aber wilde Pflanzenarten konnten diese Krankheitserreger abwehren. Heutzutage sind die meisten angebauten Kartoffelsorten anfällig für Weichfäule und Schwarzbeinkrankheit – verursacht durch Pektobakterium Art – kämpfen aber wie ihre wilden Vorfahren mit der Bekämpfung der Krankheitserreger. Spezifische Resistenzgene sind derzeit unbekannt, posierend Pektobakterium als eine große Bedrohung für die globale Kartoffelproduktion und Ernährungssicherheit.

Um diese Bedrohung einzudämmen, haben Janak Joshi und Kollegen von der Colorado State University kürzlich eine Studie durchgeführt, die in veröffentlicht wurde Molekulare Pflanzen-Mikroben-Wechselwirkungen (MPMI)untersucht, wie Wildkartoffeln aus Südamerika (Nachtschatten M6) kann diese vertragen Pektobakterium-verursachte Krankheiten.

Sie hatten in einer früheren Studie gezeigt, dass Wildkartoffeln sogenannte Metaboliten produzieren, die die Virulenz von Krankheiten verringern, indem sie das Kommunikationssystem der Bakterien unterbrechen und ihre Fähigkeit zum Abbau von Pflanzenzellwänden stoppen. In der neuesten Forschung der Autoren verglichen sie die Proteinprofile von Wild- und Hauskartoffeln und entdeckten eine zweite Gruppe von Molekülen – sogenannte Protease-Inhibitoren – die ebenfalls bakterielle Malignität verhindern.

Diese aufregende Entdeckung veranlasste die Forscher, DNA für mehrere Protease-Inhibitor-Gene zu klonen und die Proteine, die sie kodieren, zu reinigen. Beim Testen der Wirkung der Proteine ​​auf Bakterien stellten Joshi und Kollegen fest, dass diese Proteine ​​die Bakterien dazu bringen, ihre Form zu verändern und seltsam zusammenzuklumpen, ihre Fähigkeit, Pflanzenzellen abzubauen, und sogar ihre Beweglichkeit behindern.

Mit ihrer Forschung zielen die Autoren darauf ab, eine nächste Generation von Kartoffelsorten zu züchten, die Krankheitserregern dauerhaft und selbstständig widersteht, Fäulnisabfälle und chemische Spritzmittel reduziert. Der korrespondierende Autor Adam Heuberger kommentiert: „Unsere Entdeckung ist die zweite Resistenzmechanismus, den wir bei dieser Pflanzenart beobachten, S. chacoense. Dies unterstützt die Idee, dass sich Wildpflanzenarten mit mehreren Resistenzfaktoren oder ihrer eigenen „Pyramide“ von Merkmalen entwickelt haben, die in unsere Lebensmittel- und Zierpflanzenindustrie übersetzt werden können.“

Eine Reihe von Abwehreigenschaften gilt als dauerhaft, weil sie die Fähigkeit der Bakterien, diese Resistenz zu überwinden, verschlechtert. „Sie können sich entwickeln, um einem Molekül auszuweichen, nur um von einem anderen am Kopf getroffen zu werden“, bemerkt Heuberger.

Die in dieser Studie identifizierten Protease-Inhibitoren können Kartoffelzüchtungsprogrammen langfristig zugutekommen und möglicherweise eine viel unmittelbarere Wirkung haben als gereinigte Proteine, die zum Schutz von Pflanzen auf dem Feld verwendet werden – hoffentlich schmatzend Pektobakterium im Kopf für die kommenden Jahre.