Forscher liefern wichtige genomische Erkenntnisse über Teerflecken auf Mais

Die erstmals im Jahr 2015 gemeldete Teerfleckenkrankheit ist eine neu auftretende Maiskrankheit, die sich schnell in den Vereinigten Staaten und Kanada ausgebreitet hat und allein im Jahr 2021 enorme Ertragsverluste verursacht, die auf schätzungsweise 1,2 Milliarden US-Dollar geschätzt werden. Der Name Teerflecken verdankt sich seinen charakteristischen Symptomen, die Teerspritzern auf Maisblättern ähneln. Bei diesen Flecken handelt es sich jedoch tatsächlich um braune Läsionen, die durch den Pilzpathogen Phyllachora maydis gebildet werden.

Die Erforschung dieses zerstörerischen Krankheitserregers stellt eine Herausforderung dar, da er außerhalb seiner Wirtspflanze nicht überleben kann. Daher sind derzeit nur wenige Informationen über die Mechanismen bekannt, die zu seinem Krankheitszyklus beitragen, einschließlich Sporenbildung, Fortpflanzung und Pflanzeninfektion.

Daher verlassen sich Forscher mittlerweile auf die Genomsequenzierung, um die vorhandenen Gene zu identifizieren und vorherzusagen, welche Rolle sie bei der Krankheitsentstehung spielen. Der aktuelle Entwurf des Genoms ist jedoch weitgehend unvollständig, und obwohl Gene im Pilz vorhanden sind, werden sie während der Infektion möglicherweise nicht exprimiert.

Um dieses Problem anzugehen, generierte eine aktuelle Studie unter der Leitung von Joshua MacCready und Emily Roggenkamp vom Labor von Martin I. Chilvers an der Michigan State University ein hochwertiges Genom für P. maydis und lieferte die erste globale Genexpressionsanalyse von Infektionen mit der Teerfleckenkrankheit. Die Studie, veröffentlicht in der Zeitschrift Molekulare Wechselwirkungen zwischen Pflanzen und Mikrobenfanden heraus, dass der Pilz schon früh in der Läsionsbildung eine sexuelle Fortpflanzung durchläuft und dafür zwei Individuen unterschiedlichen Paarungstyps erforderlich sind.

Dieser Befund ist von Bedeutung, da die sexuelle Fortpflanzung dem Pilz eine größere genetische Flexibilität bei der Entwicklung ermöglicht, was möglicherweise zu virulenteren oder fungizidresistenteren Isolaten führt. Wie viele Pilzpathogene ist P. maydis auf die Sekretion von Proteinen, sogenannten Effektoren, angewiesen, um die pflanzliche Immunität zu manipulieren und zu überwinden.

Diese Studie identifizierte über 100 Effektoren, von denen sich herausstellte, dass viele nur bei diesem Pilzpathogen vorkommen und während der Infektion stark exprimiert werden. Dies legt nahe, dass diese Proteine ​​während der Infektion eine neuartige Rolle spielen und weitere Untersuchungen zur Bestimmung ihrer Funktion erfordern.

Die Genom- und Genexpressionsanalyse stellt eine wertvolle Ressource für andere Forscher dar, die Teerflecken auf Mais untersuchen. Chilvers erklärt: „Diese Studie legt den Grundstein für zukünftige Studien zur Untersuchung von Effektoren, Pathogenese und dem Lebenszyklus dieses Krankheitserregers.“ Ausgestattet mit einem verbesserten Verständnis dieses Pilzes wollen diese Forscher verbesserte Taktiken zur Krankheitsbekämpfung für diesen wirkungsvollen Krankheitserreger implementieren.