Bakterielle Krankheitserreger, wie diejenigen, die Reisbakterienfäule verursachen, Tomaten -Bakterien -Wilt und Kiwifruit -Bakterienschläger, die globale Landwirtschaft erhebliche Bedrohungen darstellen. Wirksame Pestizide zur Kontrolle dieser Krankheiten sind jedoch knapp, wobei Kupferbakterizide und Antibiotika eine begrenzte Wirksamkeit bieten und Umweltrisiken darstellen.
Chinesische Wissenschaftler haben kürzlich in diesem Bereich einen Durchbruch erzielt, indem sie gezeigt haben, dass ein weit verbreiteter Metabolitenverteidigungsmetabolit beitragen kann, bakterielle Erkrankungen bei Pflanzen zu bekämpfen. Das Metaboliten Erucamid hemmt die Virulenz pathogener Bakterien, indem sie die Injektionsmontage vom Typ III (T3SS) spezifisch abzielen-eine nadelartige molekulare Maschine, die von gramnegativen Bakterien verwendet wird, um Effektorproteine direkt in Wirtszellen zu injizieren.
Die Forschung wurde von Prof. Zhou Jianmins Team am Institut für Genetik und Entwicklungsbiologie der chinesischen Akademie der Wissenschaften in Zusammenarbeit mit Prof. Lei Xiaoguangs Gruppe an der Peking University geleitet. Die Studie war veröffentlicht In Wissenschaft am 28. Februar.
Die Forscher stellten fest, dass Erucamid, ein alter und breites Spektrum-Pflanzen-Verteidigungsmetabolit, die T3SS-Aktivität in verschiedenen bakteriellen Pathogenen hemmt. Die genetische Analyse zeigte, dass Pflanzen mit erhöhten Erucamidspiegeln eine verbesserte Resistenz gegen bakterielle Krankheitserreger aufweisen, während diejenigen mit reduzierten Spiegeln eine verminderte Resistenz aufweisen. Diese Ergebnisse zeigen, dass Erucamid eine entscheidende Rolle bei der Pflanzenimmunität gegen Bakterien spielt.
Durch eine Kombination fortschrittlicher Techniken – einschließlich Elektronenmikroskopie, biochemischen Assays, Proteinstrukturvorhersage, molekulares Docking und Simulationen der molekularen Dynamik – zeigten die Forscher, dass Erucamid an HRCC bindet, eine konservierte Komponente von T3SS. Diese Wechselwirkung stört den Zusammenbau des T3SS Injectisoms, einer von Bakterien verwendeten Struktur, um Toxine in Wirtszellen zu injizieren.
Bemerkenswerterweise ist die Bindungstasche für Erucamid in HRCC bei verschiedenen Bakterienarten stark konserviert, was darauf hindeutet, dass dieser Mechanismus eine breite Anwendbarkeit haben könnte.
Darüber hinaus zeigten die Forscher, dass die exogene Anwendung von Erucamid die Ernte vor bakteriellen Erkrankungen schützen könnte und sein Potenzial als Biopestizid für eine nachhaltige Landwirtschaft hervorhebt.
Diese Studie liefert wichtige Einblicke in die Pflanzenimmunität und ebnet den Weg zur Entwicklung neuer, umweltfreundlicher antibakterieller Mittel sowie molekulare Züchtungsstrategien für bakterielle Erkrankungen.
Weitere Informationen:
Pei Miao et al., Eine weit verbreitete Pflanzenverteidigungsverbindung entwaffnet die Injektionstyp III -Assemblierung des bakteriellen Typs III, Wissenschaft (2025). Doi: 10.1126/science.ads0377