Der genetische Mechanismus lüftet ein Schlüsselgeheimnis hinter Krankheitsinfektionen in Nutzpflanzen

Forscher haben einen wichtigen genetischen Mechanismus entschlüsselt, der hinter der Art und Weise steckt, wie Krankheitserreger Nutzpflanzen infizieren. Dies führte zu neuen Strategien zur Züchtung resistenter Nutzpflanzensorten gegen andere Krankheitserreger, die denselben genetischen Mechanismus tragen.

Unter der Leitung von Forschern des Centre for Crop and Disease Management (CCDM) – einem nationalen Zentrum, das vom GRDC und der Curtin University gemeinsam unterstützt wird – zusammen mit Mitarbeitern des Curtin Health Innovation Research Institute, CSIRO, der University of Nottingham (UK) und INRAe ( In Frankreich identifizierte und validierte das Team die Funktion einer spezifischen DNA-Sequenz, die mit Genen verknüpft ist, die Weizen schädigen.

Durch die Untersuchung des genetischen Mechanismus in Parastagonospora nodorum, dem Pilz, der den Septoria-nodorum-Fleck (SNB) bei Weizen verursacht, konnte das Forscherteam bestätigen, dass ein Transkriptionsfaktor namens Pf2 an eine spezifische DNA-Konsensussequenz bindet. Auf diese Weise aktiviert Pf2 benachbarte Gene, um nekrotrophe Effektoren zu produzieren – Moleküle, die für die Schädigung von Weizen verantwortlich sind.

CCDMs ehemaliger Ph.D. Der Student Dr. Evan John und der außerordentliche Professor Kar-Chun Tan hoffen zusammen mit ihrem Forschungsteam, dieses Wissen auf andere Krankheiten übertragen zu können, um die Identifizierung nekrotropher Effektoren und anderer virulenzassoziierter Gene zu verbessern. Diese Erkenntnisse sind veröffentlicht im Tagebuch PLOS-Krankheitserreger.

„Diese Entdeckung der DNA-Konsensussequenz ist eine große Sache für die Forschung zur Züchtung von Krankheitsresistenzen, da wir jetzt wissen, wie die Effektoren des Krankheitserregers aktiviert werden, um eine Pflanze anzugreifen“, sagte Dr. John.

„Das Spannende an dieser Forschung ist, dass sie als regulatorisches Modell verwendet werden kann, da derselbe Pf2-Transkriptionsfaktor in anderen Pilzpathogenen gefunden wird, die Krankheiten wie den Gelbfleckenfleck bei Weizen, die Schwarzbeinigkeit und den Schwarzfleckenfleck bei Raps verursachen.“ Basierend auf unserer Nach derzeitigem Kenntnisstand sieht es so aus, als ob Pf2 dort nach dem gleichen Mechanismus funktioniert.“

Associate Professor Tan sagte, dass Forscher seit vielen Jahren nach Effektoren in Krankheitserregergenomen suchen, es jedoch schwierig sein kann, sie auf eine kurze Kandidatenliste einzugrenzen.

„Wenn wir nun den genetischen Code der DNA-Sequenz kennen, auf die Pf2 abzielt, können wir potenzielle Effektorgene eingrenzen, die mit der spezifischen DNA-Konsensussequenz assoziiert sind, und diese Gene für die Effektorentdeckung priorisieren“, sagte außerordentlicher Professor Tan.

„Die Suche nach Effektoren ist ein großer Gewinn, denn das bedeutet, dass wir dann das entsprechende anfällige Gen innerhalb der Kulturpflanze finden und den Züchtern helfen können, indem wir eine effektorgestützte Selektion bei Kulturpflanzen anwenden und den Erzeugern Sorten mit verbesserter Krankheitsresistenz bieten.“

CCDM-Direktor Professor Mark Gibberd sagte, er sei stolz darauf, wie weit dieses CCDM-Forschungsteam bei der Erzielung eines so wichtigen wissenschaftlichen Ergebnisses gekommen sei, das zu besseren Sorten für Landwirte führen werde.

„Diese Entdeckung hat acht Jahre gedauert. Vor ein paar Jahren hatte das Team den Transkriptionsfaktor entdeckt und wusste, dass er Effektoren reguliert, war sich aber nicht sicher, wie er sie regulierte“, sagte Professor Gibberd.

„Indem sie unzählige Herausforderungen bewältigt haben, sind sie dem wissenschaftlichen Rätsel auf den Grund gegangen und sind zu einer Schlussfolgerung gelangt, die dazu beitragen wird, die Krankheitsresistenz nicht nur bei Weizen, sondern möglicherweise auch bei Rapskrankheiten zu verbessern.“

„Diese Forschung ist ein Beispiel für die Fähigkeit des CCDM, intensiv und kollaborativ an der Blue-Sky-Forschung zu arbeiten, um sicherzustellen, dass die australische Landwirtschaft weltweit führend in Forschung und Innovation ist, wenn es um die Getreideproduktion geht.“