Die Schwarzfäule der Süßkartoffel ist eine verheerende Krankheit, die durch den Pilz Ceratocystis fimbriata verursacht wird. Seit Ende des 19. Jahrhunderts droht die Schwarzfäule der Süßkartoffel bis zu 30 % der Süßkartoffelernte in den Vereinigten Staaten zu vernichten. Im Jahr 2015 erlebten alle Süßkartoffel produzierenden Bundesstaaten der USA einen der schlimmsten Ausbrüche in der Geschichte, wobei Verluste von bis zu 60 % gemeldet wurden.
Fungizide können zwar helfen, die Krankheit unter Kontrolle zu halten, sind aber keine nachhaltige Lösung, insbesondere angesichts der schwankenden Beschränkungen für Fungizidrückstände auf den wichtigsten Exportmärkten. Eine zusätzliche Managementstrategie ist die effektorgestützte Züchtung – ein neuartiger Ansatz zur Entwicklung krankheitsresistenter Pflanzen.
Effektoren sind von Krankheitserregern abgesonderte Proteine, die ihre Wirtspflanzen auf molekularer und zellulärer Ebene modulieren. Im Gegensatz zu traditionellen Züchtungsmethoden, die viele Jahre dauern und umfangreiches Ausprobieren erfordern können, werden bei der effektorgestützten Züchtung spezifische Effektoren des Krankheitserregers verwendet, um Pflanzen, die gegen die Krankheit resistent sind, schnell zu identifizieren und auszuwählen. Dies wird Züchtungsprogramme beschleunigen und zur Entwicklung von Süßkartoffelsorten führen, die gegen Schwarzfäule resistent sind und Ernteverluste reduzieren.
Bislang verfügten Forscher nur über begrenzte Kenntnisse über die Biologie von C. fimbriata, was eine Barriere bei der Bekämpfung dieser Krankheit darstellte. Um dieses Problem anzugehen, konzentrierten sich der Forscher Camilo Parada-Rojas aus dem Labor von Lina Quesada-Ocampo an der North Carolina State University und seine Kollegen auf die Identifizierung der Effektorproteine, die von C. fimbriata während der Infektion produziert werden.
Die Studie, veröffentlicht In Molekulare Pflanze-Mikroben-Interaktionen (MPMI)identifizierten 31 C. fimbriata-Effektorgene. Durch die Katalogisierung dieser Effektoren können Forscher besser verstehen, wie der Pilz Süßkartoffeln infiziert, und potenzielle Wirtsziele für die Züchtung resistenter Sorten identifizieren. Darüber hinaus deutet die Studie auf eine biotrophe Phase hin, in der der Pilz von lebenden Süßkartoffelwurzeln lebt, bevor er sie abtötet, was eine neue Perspektive auf den Krankheitsverlauf bietet.
Diese Forschung liefert bahnbrechende Erkenntnisse zur Biologie von C. fimbriata und zeigt mögliche Ziele für die effektorgestützte Züchtung auf. Die Ergebnisse sind zwar vielversprechend, praktische Anwendungen in der Krankheitsbekämpfung und Pflanzenzucht erfordern jedoch noch mehr Zeit und Forschung.
Parada-Rojas erklärt: „Von der Grundlagenforschung bis zur Anwendung in der Praxis ist es ein langer Weg, aber das Potenzial, die Widerstandsfähigkeit von Nutzpflanzen und die Ernährungssicherheit deutlich zu verbessern, macht ihn unglaublich lohnend.“
In der Zwischenzeit können die Erkenntnisse der Studie zur Evolution und Stabilität des Krankheitserregers in die Krankheitsüberwachung einfließen und dazu beitragen, die Ausbreitung von C. fimbriata wirksamer zu verfolgen und einzudämmen – womit die Wissenschaft der Zukunftssicherheit der Süßkartoffel einen Schritt näher kommt.
Mehr Informationen:
Camilo H. Parada-Rojas et al, Effektor-Repertoire des Süßkartoffel-Schwarzfäule-Pilzpathogens Ceratocystis fimbriata, Molekulare Pflanzen-Mikroben-Interaktionen (2024). DOI: 10.1094/MPMI-09-23-0146-FI
Zur Verfügung gestellt von der American Phytopathological Society