Pflanzenkrankheiten verursachen jährlich große landwirtschaftliche Verluste, aber die Mittel, mit denen sie bekämpft werden, können mehr Probleme schaffen als sie lösen. Jetzt haben Forscher aus Japan ein neues Werkzeug entdeckt, das nicht nur helfen wird, Ernten zu retten, sondern auch Kollateralschäden zu begrenzen.
In einer kürzlich veröffentlichten Studie in Pflanzenwissenschafthaben Forscher der Universität Tsukuba herausgefunden, dass das Besprühen von Kohlblättern mit einer Reihe verschiedener Aminosäuren verhindern kann, dass ein Bakterium, das die Krankheit verursacht, die Pflanzen infiziert.
Brassicas, die Gruppe, zu der Brokkoli und Kohl gehören, bilden eine der wirtschaftlich wichtigsten Pflanzenfamilien weltweit. Pseudomonas cannabina pv. alisalensis (Pcal), ein Bakterium, das in dieser Gruppe Fäulnis verursacht, hat einen großen Einfluss auf die Pflanzenproduktion. Die häufigsten Behandlungen umfassen Kupferfungizide und Antibiotika. Leider nimmt die Fungizidresistenz zu und es wurden bereits resistente Pcal-Stämme gefunden.
„Sichere, nachhaltige und wirksame Methoden zur Kontrolle von Pcal werden dringend benötigt“, sagt der Hauptautor der Studie, Professor Yasuhiro Ishiga. „Um diese zu erforschen, haben wir nach Aminosäuren gesucht, die die Krankheitsentwicklung begrenzen.“
Frühere Forschungen hatten gezeigt, dass eine Reihe von Aminosäuren in Pflanzen Resistenzen gegen Krankheitserreger hervorrufen können. Die Verwendung von Aminosäuren zur Bekämpfung bakterieller Erkrankungen war jedoch nicht gut untersucht worden. In dieser Studie wurden Kohlblätter mit Aminosäuren besprüht und mit Pcal geimpft. Die Forscher fanden heraus, dass die Anwendung mehrerer Aminosäuren die Bakterienpopulationen und Krankheitssymptome bei Kohl reduzierte, der mit Pcal sprühgeimpft worden war, nicht jedoch bei Kohl, der mit einer Spritze geimpft worden war. Dies weist darauf hin, dass die Aminosäuren eine schützende Wirkung auf die Pflanzen zeigten, bevor Pcal sie infizieren konnte.
Der Hauptinfektionsweg für Pcal verläuft über die Spaltöffnungen einer Pflanze – winzige Poren in der Epidermis, die geöffnet und geschlossen werden können, um den Gasaustausch zu ermöglichen. Reaktionen in den Stomata des Kohls wurden nach der Behandlung mit Aminosäuren beobachtet, und es wurde festgestellt, dass einige Aminosäuren das Schließen der Stomata auslösen. Darüber hinaus zeigten die Forscher, dass die Verringerung der Größe der Stomataöffnung das Eindringen von Bakterien in die Pflanzen begrenzte, was zu einer Verringerung der Krankheitssymptome führte. Dieser Effekt wurde speziell für Cystein, Glutaminsäure und Lysin nachgewiesen.
„Unsere Ergebnisse weisen darauf hin, dass eine moderate Verringerung der Öffnungsweite der Stomata ausreicht, um das Eindringen von Bakterien und die Entwicklung von Krankheitssymptomen einzuschränken“, erklärt Professor Ishiga.
Die Forschung zeigte, dass die Stomatareaktionen der Pflanzen bei verschiedenen Konzentrationen je nach Aminosäure unterschiedlich waren. Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass, obwohl Behandlungen im Lichte jeder Aminosäure und der Wechselwirkung zwischen Pflanze und Bakterium in Betracht gezogen werden müssen, eine angemessene Manipulation der Stomataöffnung eine wirksame und nachhaltige neue Methode zur Bekämpfung bakterieller Krankheiten sein könnte.
Mehr Informationen:
Nanami Sakata et al, Steuerung der Stomataöffnung, eine potenzielle Strategie zur Behandlung bakterieller Pflanzenkrankheiten, Pflanzenwissenschaft (2022). DOI: 10.1016/j.plantsci.2022.111534