Nacherntefäule an Früchten, die vorwiegend durch pathogene Pilze verursacht wird, bleibt ein großes Hindernis für die Nachhaltigkeit der Landwirtschaft und die Ernährungssicherheit. Trotz Fortschritten bei Fungiziden und Lagertechnologien sind die Verluste vor allem in Entwicklungsländern nach wie vor beträchtlich.
Die Wirksamkeit von Fungiziden wird zunehmend durch Krankheitserregerresistenzen und Umweltbedenken eingeschränkt, was den dringenden Bedarf an nachhaltigen Ansätzen zur Verbesserung der Abwehrkräfte von Früchten gegen Fäulnis unterstreicht.
Forscher der Tianjin University of Science and Technology veröffentlicht eine Studie in Gartenbauforschung am 19. Juni 2024, untersucht die Auswirkungen der DNA-Demethylierung auf die Abwehr von Tomatenfrüchten. Die Studie mit dem Titel „Chemische Induktion der DNA-Demethylierung durch 5-Azacytidin verbessert die Abwehr von Tomatenfrüchten gegen Grauschimmel“ untersucht, wie die Hemmung der DNA-Methylierung Abwehrreaktionen bei Tomaten aktivieren kann, und stellt eine neuartige Methode zur Eindämmung von Pilzinfektionen nach der Ernte vor.
Die Studie ergab, dass 5-Azacytidin (5-Aza) die Abwehr von Tomaten gegen Grauschimmel deutlich stärkt, indem es eine DNA-Demethylierung induziert, die das Dicer-ähnliche Protein DCL2c hochreguliert, einen wichtigen Akteur bei der Immunantwort der Pflanze. Die Behandlung mit 5-Aza erhöhte die Aktivität von Enzymen wie Chitinase und Glucanase, die für die Bekämpfung von Pilzpathogenen von entscheidender Bedeutung sind, deutlich. Umgekehrt reduzierte die Stilllegung von DCL2c durch RNA-Interferenz diese Enzyme, was seine entscheidende Rolle bei der Abwehr unterstreicht.
Diese Forschung zeigt, dass eine chemisch induzierte DNA-Demethylierung Tomaten dazu bringt, Abwehrgene schnell zu aktivieren und so eine robuste Reaktion gegen Pilzbefall zu bieten. Diese epigenetische Methode bietet eine vielversprechende, nachhaltige Alternative zur Verbesserung der Widerstandsfähigkeit von Früchten gegen Krankheiten und verringert möglicherweise den Bedarf an chemischen Fungiziden im Nacherntemanagement.
„Unsere Ergebnisse zeigen, dass DNA-Demethylierung die natürlichen Abwehrmechanismen von Tomatenfrüchten gegen Fäule nach der Ernte deutlich stärken kann“, sagte Professor Laifeng Lu, der leitende Autor der Studie. „Dieser epigenetische Ansatz verbessert nicht nur die Krankheitsresistenz, sondern bietet auch eine nachhaltige Alternative zu chemischen Fungiziden und entspricht damit der Nachfrage nach umweltfreundlichen landwirtschaftlichen Praktiken.“
Die Auswirkungen dieser Studie gehen über Tomaten hinaus, da die epigenetische Verbesserung der Abwehrkräfte von Früchten auch auf andere Nutzpflanzen angewendet werden könnte, wodurch möglicherweise weltweit Nachernteverluste reduziert werden könnten. Dieser nachhaltige Ansatz ist besonders in Regionen mit eingeschränktem Zugang zu fortschrittlichen Lagertechnologien wertvoll, da er natürliche Abwehrmechanismen verbessert, die Ernährungssicherheit verbessert und die Umweltauswirkungen traditioneller Fungizide minimiert.
Weitere Informationen:
Xiaorong Chang et al., Chemische Induktion der DNA-Demethylierung durch 5-Azacytidin verbessert die Abwehr von Tomaten gegen Grauschimmel durch das Dicer-ähnliche Protein DCL2c, Gartenbauforschung (2024). DOI: 10.1093/hr/uhae164