Forscher finden Schlüssel zur Lösung des ernsten Weintraubenproblems

Grapevine Trunk Diseases oder GTDs sind der Fluch von Weinbergbesitzern weltweit und waren seit 2012 für mehr als 1,5 Milliarden US-Dollar an jährlichen wirtschaftlichen Schäden verantwortlich. Während Forscher seit langem wissen, dass sich eine Vielzahl pathogener Pilze auf Weinreben zusammenschließen, ist die Funktionsweise dieser GTD-verursachenden Pilze ein Rätsel geblieben.

Kürzlich kündigte eine internationale Forscherkohorte unter der Leitung der University of Massachusetts Amherst einen bisher unbekannten Mechanismus an, der von einer Gruppe pathogener Pilze eingesetzt wird, die gemeinsam zusammenarbeiten und für das Absterben der Weinreben verantwortlich sind. Zum Glück scheint sich eine ziemlich einfache, kostengünstige Lösung abzuzeichnen.

Es ist bekannt, dass GTD jedes Jahr bis zu 30 % der Reben in einem einzelnen Weinberg verwüsten und typischerweise ältere, gut etablierte Reben angreifen. Allein in Kalifornien belaufen sich die jährlichen GTD-bedingten Verluste auf 14 % des Gesamtwerts der produzierten Weintrauben.

GTD-verursachende Pilze dringen typischerweise durch Schnittwunden in das System der Rebe ein und entwickeln, sobald sie sich etabliert haben, einen faulenden Krebs, der sich allmählich ausdehnt, den holzigen Teil der Rebe von innen nach außen auflöst und die Pflanze tötet. Es ist keine leichte Aufgabe, das zähe Zellulose- und Ligningerüst aufzulösen, aus dem Holzpflanzen bestehen, aber ein Konsortium von Pilzen hat herausgefunden, wie es geht, was Wissenschaftler verwirrt.

„Die fehlende Zutat“, sagt Barry Goodell, Professor für Mikrobiologie an der UMass Amherst und leitender Autor der Veröffentlichung, „ist ein Verständnis dafür, was sehr kleine Verbindungen, die von den Pilzen produziert werden, tatsächlich mit den Weinreben machen.“

Insbesondere Goodell und seine Kollegen und Studenten von UMass Amherst sowie kooperierende Wissenschaftler der Universität Florenz in Italien, der Université de Lorraine und der Université de Haute-Alsace, beide in Frankreich, sowie der University of Concepción in Chile als Weinbergbesitzer in Frankreich und Italien entdeckt haben, dass einige der GTD-verursachenden Pilze verschiedene Arten kleiner Verbindungen produzieren, die in das Holz der Rebe freigesetzt werden. Eine dieser Verbindungen ist für die Reduzierung von Eisen verantwortlich. Normalerweise begegnen wir Eisen als chemische Verbindung Fe3+. Die Reduzierung von Eisen von Fe3+ auf Fe2+ schafft die Voraussetzungen für einige unangenehme Weinrebenprobleme.

„Aber das ist nicht die ganze Geschichte“, sagt Goodell. „Wir haben auch entdeckt, dass es eine andere Gruppe kleiner Verbindungen gibt, die von anderen Pilzen in den Konsortien produziert werden, und diese Verbindungen sind wirklich gut darin, Wasserstoffperoxid zu produzieren. Wenn Wasserstoffperoxid auf reduziertes Eisen trifft – BOOM! – setzt die Reaktion eine Vielzahl von Sauerstoffradikalen frei die das Holzgewebe schädigen und eine fast krebsähnliche Krankheit verursachen.“

Kurz gesagt, verschiedene Pilze, die jeweils eine der beiden Arten von kleinen Verbindungen produzieren, die für eine extrazelluläre Bombe benötigt werden, fanden heraus, wie sie zusammenkommen, ihre jeweiligen Chemikalien mischen und sie verwenden können, um die Zellulosewände der Zellen der Weinrebe zu sprengen. Sobald die Zellwände durchbrochen sind, können sich die Pilze an der zuckerreichen Flüssigkeit ernähren, die einst die Zellstruktur war, die das eigene Wachstum der Rebe unterstützte.

Glücklicherweise gibt es eine mögliche Lösung, die Verbraucher wahrscheinlich jeden Morgen mit Müsli essen: Antioxidantien und Chelatbildner mit geringer Toxizität. Lebensmittelprodukten werden oft zugesetzt, um die Frische zu bewahren, aber sie unterbrechen auch die Produktion von reduziertem Eisen und Wasserstoffperoxid. Sie fangen auch die Sauerstoffradikale ab, die die Pilze produzieren. „Darüber hinaus“, betont Goodell, „gibt es einige ausgewählte Bakterien und Pilze, die diese Antioxidantien und Chelatbildner produzieren. Unsere Forschung zeigt, dass wir möglicherweise in der Lage sind, GTDs durch „Biokontroll“ -Behandlungen zu kontrollieren und zu stoppen, indem wir die natürliche Präsenz erhöhen dieser antagonistischen Organismen an den Reben.“

„Natürlich gibt es noch viel zu tun“, sagt Goodell. „Weinpathologen müssen unsere Forschung im Feld testen, und andere Mikrobiologen werden unsere Arbeit überprüfen wollen. Aber wir haben bereits Kollegen in unserem größeren Team, die dies tun, und wir sind zuversichtlich, dass diese Forschung einen Durchbruch darstellt Wege, wie wir diese verheerende Krankheit der Weinberge verstehen und wie wir diese Verwüstung kontrollieren können.“

Die Forschung wurde kürzlich in den Fachzeitschriften veröffentlicht Pilzbiologie und Grenzen in der Pflanzenwissenschaft.