Neu entdecktes Protein in Pilzen umgeht die pflanzliche Abwehr

Ein Protein, das es dem Pilz, der bei mehr als 600 Pflanzenarten Stängelfäule durch Weißschimmel verursacht, ermöglicht, die Pflanzenabwehr zu überwinden, wurde von einem Team aus Wissenschaftlern des Agricultural Research Service des US-Landwirtschaftsministeriums und der Washington State University identifiziert.

Die Kenntnis dieses Proteins namens SsPINE1 könnte Forschern helfen, ein neues, präziseres System von Kontrollmaßnahmen für den Sclerotinia sclerotiorum-Pilz zu entwickeln, der Kartoffeln, Sojabohnen, Sonnenblumen, Erbsen, Linsen, Raps und viele andere breitblättrige Feldfrüchte befällt. Der Schaden kann sich in einem Jahr mit schlimmen Ausbrüchen auf Milliarden von Dollar summieren.

S. sclerotiorum-Pilze bewirken, dass Pflanzen verrotten und sterben, indem sie Chemikalien namens Polygalacturonasen (PG) absondern, die die Zellwände der Pflanze abbauen. Pflanzen haben sich entwickelt, um sich selbst zu schützen, indem sie ein Protein produzieren, das das PG des Pilzes stoppt oder hemmt, das als PGIP bezeichnet wird und 1971 entdeckt wurde. Seitdem wissen Wissenschaftler, dass einige Pilzpathogene eine Möglichkeit haben, das PGIP der Pflanze zu überwinden. Aber sie waren nicht in der Lage gewesen, es zu identifizieren.

„Was Sie haben, ist im Wesentlichen ein kontinuierliches Wettrüsten zwischen Pilzpathogenen und ihren pflanzlichen Wirten, ein intensiver Kampf von Angriff, Gegenangriff und Gegenangriff, in dem jeder seine chemischen Taktiken ständig weiterentwickelt und ändert, um die Abwehr des anderen zu umgehen oder zu überwinden. “, sagte der forschende Pflanzenpathologe Weidong Chen von der ARS Grain Legume Genetics Physiology Research Unit in Pullman, Washington, und Leiter der gerade veröffentlichten Studie Naturkommunikation.

Der Schlüssel zur Identifizierung von SsPINE1 lag laut Chen darin, außerhalb der Pilzzellen zu suchen.

„Wir fanden es, indem wir uns die vom Pilz ausgeschiedenen Materialien ansahen“, sagte er. „Und da war es. Als wir dieses Protein, SsPINE1, fanden, das mit PGIP interagierte, machte es Sinn.“

Um dann zu beweisen, dass das Protein SsPINE1 es Sclerotinia ermöglichte, das PGIP der Pflanzen zu umgehen, löschten Chen und seine Kollegen das Protein im Pilz im Labor, was seine Wirkung dramatisch reduzierte.

„Ich bekam Gänsehaut, als wir dieses Protein fanden“, sagte Kiwamu Tanaka, außerordentlicher Professor am Institut für Pflanzenpathologie der Washington State University und Co-Autor des Papiers. „Es beantwortet all diese Fragen, die Wissenschaftler seit 50 Jahren haben: Warum überwinden diese Pilze immer die Pflanzenabwehr? Warum haben sie ein so breites Wirtsspektrum und warum sind sie so erfolgreich?“

Die Entdeckung von SsPINE1 hat neue Möglichkeiten eröffnet, um die Bekämpfung von Erregern der Weißschimmel-Stängelfäule zu untersuchen, einschließlich einer möglicherweise noch effektiveren, gezielteren Züchtung, um Pflanzen auf natürliche Weise resistent gegen Sclerotinia-Erkrankungen zu machen. Und das Team hat gezeigt, dass andere verwandte Pilzpathogene diese Gegenstrategie anwenden, was diese Entdeckung nur noch wichtiger macht.

Diese Forschung ist Teil der National Sclerotinia Initiative, einer Initiative mehrerer Organisationen, die ARS ins Leben gerufen hat, um S. sclerotiorum entgegenzuwirken, weil der Pilz weltweit so viel Schaden anrichtet.

Dem Forschungsteam gehörten auch Wissenschaftler der USDA-ARS, der WSU, der Northwestern A&F University in Shaanxi, China, der Wuhan Polytechnic University in Wuhan, China, und der Huazhong Agricultural University in Wuhan an.