Pflanzenkrankheiten, die durch Krankheitserreger wie Colletotrichum fructicola verursacht werden, führen zu erheblichen landwirtschaftlichen Verlusten, insbesondere bei Obstkulturen wie Birnen, Äpfeln und Pfirsichen. Herkömmliche Bekämpfungsmethoden versagen oft, da sich Krankheitserreger an die Abwehrkräfte der Pflanzen anpassen. Die Nichtwirtsresistenz (NHR) bietet aufgrund ihrer Robustheit und breiten Wirksamkeit eine vielversprechende Alternative. NHR liegt vor, wenn eine Pflanzenart von Natur aus resistent gegen Krankheitserreger anderer Arten ist.
Das Verständnis der molekularen Mechanismen hinter NHR ist entscheidend für die Entwicklung nachhaltiger und wirksamer Strategien zur Krankheitsbekämpfung. Angesichts dieser Herausforderungen ist die Erforschung von NHR-Mechanismen für die Verbesserung der landwirtschaftlichen Widerstandsfähigkeit von entscheidender Bedeutung.
Forscher der Anhui Agricultural University haben in Zusammenarbeit mit der Northwest A&F University einen bedeutenden Fortschritt im Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Pflanzen und Krankheitserregern erzielt. Ihre Erkenntnisse, veröffentlicht im Journal Gartenbauforschung am 14. März 2024, enthüllen Sie die Rolle neuartiger Kerneffektoren bei der Reaktion des Nichtwirts Nicotiana benthamiana auf den Birnen-Anthraknose-Erreger Colletotrichum fructicola.
Das Forschungsteam isolierte einen virulenten Stamm von Colletotrichum fructicola aus einer Birne und untersuchte seine Interaktion mit der Nichtwirtspflanze Nicotiana benthamiana. Mithilfe von Bioinformatik und Agroinfiltrations-Screening identifizierten sie vier neue Kerneffektoren – CfCE4, CfCE25, CfCE61 und CfCE66. Es zeigte sich, dass diese Effektoren Zelltod auslösen und Immunreaktionen in N. benthamiana aktivieren. Die Aktivität der Effektoren hängt vom BAK1-Korezeptor und den Helfer-NLRs (ADR1, NRG1 und NRCs) ab.
Weitere Analysen zeigten, dass diese Kerneffektoren signifikante Immunreaktionen auslösen und die Widerstandsfähigkeit der Pflanze gegen den Erreger erhöhen. Diese Studie stellt die erste umfassende Charakterisierung der Kerneffektoren von Colletotrichum fructicola dar und bietet wertvolle Einblicke in die Mechanismen der NHR. Zudem wird das Potenzial dieser Erkenntnisse für die Entwicklung neuer Strategien zur Bekämpfung der Anthraknose bei verschiedenen Gartenbaukulturen aufgezeigt.
Dr. Jiajun Nie, einer der korrespondierenden Autoren der Studie, erklärte: „Unsere Erkenntnisse stellen einen bedeutenden Fortschritt im Verständnis der NHR dar. Durch die Identifizierung dieser Kerneffektoren können wir besser verstehen, wie Pflanzen Krankheitserreger erkennen und auf sie reagieren, was für die Entwicklung wirksamer Strategien zur Krankheitsbekämpfung von entscheidender Bedeutung ist.“
Die Identifizierung dieser Haupteffektoren liefert wertvolle Erkenntnisse für die Entwicklung resistenter Nutzpflanzen durch Gentechnik und selektive Züchtung. Durch Nutzung des Verständnisses des NHR können landwirtschaftliche Praktiken verbessert werden, um die Auswirkungen pathogener Pilze zu mildern und so eine nachhaltige Pflanzenproduktion und Lebensmittelsicherheit zu gewährleisten.
Mehr Informationen:
Mengqing Han et al., Extrazelluläre Wahrnehmung mehrerer neuer Kerneffektoren des Birnen-Anthraknose-Erregers mit breitem Wirtsspektrum Colletotrichum fructicola im Nichtwirt Nicotiana benthamiana, Gartenbauforschung (2024). DOI: 10.1093/hr/uhae078