Das Immunsystem von Pflanzen kann sich an unbelebte Umweltstressoren anpassen, wie eine neue Studie zeigt

Wenn wir an Pflanzen denken, kommt uns der Ausdruck „gestresst“ normalerweise nicht in den Sinn. Schließlich sind sie davon befreit, Rechnungen zu bezahlen und sich mit existenziellen Fragen auseinanderzusetzen. Umweltveränderungen – sowohl lebende (biotische) als auch nicht lebende (abiotische) – erzeugen jedoch erhebliche Stressoren für Pflanzen. Neue Methoden zur Verbesserung der Pflanzentoleranz und -immunität angesichts des Klimawandels sind daher von entscheidender Bedeutung.

Wenn die Immunrezeptoren auf der Zelloberfläche einer Pflanze molekulare Signale erkennen, die biotische Eindringlinge (wie Bakterien, Pilze, Insekten oder andere) ankündigen, bilden sie Rezeptorkomplexe mit Partnerproteinen, die die zelluläre Abwehr gegen Krankheitserreger signalisieren. Einige dieser molekularen Hinweise werden auch erzeugt, wenn abiotische Stressoren Pflanzenzellen schädigen. Sie umfassen schadensinduzierbare Peptide oder Zelltrümmer, die auf Pflanzenschäden hinweisen. Dieser Immunitätssignalisierung als Reaktion auf abiotischen Stress fehlten vor einer kürzlich von Eliza Loo vom Nara Institute of Science and Technology geleiteten Studie klare Leitprinzipien und Mechanismen.

Die Ergebnisse, veröffentlicht in einem neuen Molekulare Pflanzen-Mikroben-Wechselwirkungen Sonderthema zeigen, wie Immunitätssignale auch die Pflanzentoleranz gegenüber abiotischen Stressoren wie hohem Salzgehalt verbessern können. Der korrespondierende Autor Yusuke Saijo kommentiert, dass „die Voraktivierung von Immunrezeptoren es Pflanzen ermöglicht, die Amplitude und das Genrepertoire der salzinduzierbaren Reprogrammierung der Genexpression zu erhöhen, wenn sie einem hohen Salzgehalt ausgesetzt sind“, was zur Verbesserung der Salztoleranz beiträgt.

Überraschenderweise fanden sie heraus, dass Immunrezeptoren und Signalkomponenten selbst bei Pflanzen, die von nicht-pathogenen Mikroben herausgefordert wurden, Salztoleranz verliehen. Dies deutet darauf hin, dass Pflanzen adaptive Reaktionen auf abiotischen Stress erkennen und initiieren können – indem sie Veränderungen in Hinweisen erkennen, die von pflanzenbewohnenden Mikroben bei Schwankungen der Umweltbedingungen präsentiert werden – und sich ein breites Spektrum an Stresstoleranztaktiken aneignen können.

„Die Ergebnisse erweitern unsere Sicht darauf, wie Pflanzen Umweltveränderungen wahrnehmen und sich an sie anpassen, insbesondere Salz und osmotischer Stress, der die Pflanzenproduktion in der Landwirtschaft bedroht. Sie werfen auch eine neue Idee auf, dass Immunrezeptoren pflanzenbewohnende Mikroben überwachen und dadurch die Pflanzenanpassung an die Umwelt regulieren über biotische Interaktionen hinaus“, erklärt Saijo. Unsere globale Nahrungsversorgung hängt von der Gesundheit der Pflanzen und ihrer Fähigkeit ab, Stressfaktoren zu überwinden.

Dies legt den Grundstein für weitere Studien zur Verknüpfung von biotischer und abiotischer Stresssignalisierung in den Pflanzenwissenschaften. Das Verständnis der äußerst komplexen Beziehung zwischen Pflanzen und der sie umgebenden belebten und unbelebten Umwelt ist für die Förderung der Pflanzengesundheit und letztendlich der menschlichen Gesundheit von entscheidender Bedeutung.

Zur Verfügung gestellt von der American Phytopathological Society