Die Zitrusindustrie steht vor großen Herausforderungen durch die Huanglongbing-Krankheit (HLB), die von der asiatischen Zitrusblattflöhe (ACP) übertragen wird. Traditionelle Bekämpfungsmethoden sind oft unwirksam und umweltschädlich.
Der Bedarf an innovativen und nachhaltigen Schädlingsbekämpfungsstrategien ist von entscheidender Bedeutung. Aufgrund dieser Herausforderungen ist die Erforschung der genetischen und biochemischen Abwehrmechanismen von Zitruspflanzen für die Entwicklung langfristiger Lösungen unverzichtbar geworden.
Forscher der Guangdong Academy of Agricultural Sciences und der South China Agricultural University veröffentlichten eine Studie In Gartenbauforschung am 1. April 2024, enthüllt die Rolle von zwei Cytochrom-P450-Enzymen in Citrus sinensis. Die Studie beleuchtet die genetischen Mechanismen, mit denen sich Zitrusfrüchte gegen ACP-Befall verteidigen können.
Die Studie identifizierte zwei Cytochrom-P450-Enzyme, CsCYP82L1 und CsCYP82L2, in Citrus sinensis. Diese Enzyme sind für die Biosynthese der von Pflanzenfressern induzierten flüchtigen Stoffe (HIPVs) DMNT und TMTT verantwortlich. Diese flüchtigen Stoffe sind dafür bekannt, Schädlinge abzuwehren und natürliche Feinde der Schädlinge anzulocken, wodurch ein doppelter Verteidigungsmechanismus entsteht.
Die quantitative Echtzeit-PCR-Analyse (qPCR) zeigte eine signifikante Hochregulierung von CsCYP82L1 und CsCYP82L2 in Zitrusblättern nach ACP-Befall. Rekombinante Hefeexpression und Enzymtests bestätigten, dass CsCYP82L1 (E)-Nerolidol in DMNT umwandelt, während CsCYP82L2 sowohl (E)-Nerolidol in DMNT als auch (E,E)-Geranyllinalool in TMTT umwandelt.
Darüber hinaus wurde bei transgenen Zitruskallussarten, die CsCYP82L1 und CsCYP82L2 überexprimieren, eine erhöhte Produktion dieser flüchtigen Stoffe nachgewiesen, was in Verhaltenstests zu einer Verringerung der ACP-Präferenz führte.
Dr. Xinxin Zhang, einer der führenden Forscher, erklärte: „Diese Entdeckung ist ein bedeutender Fortschritt in unserem Verständnis der Abwehrmechanismen von Pflanzen. Durch die genetische Verbesserung der Expression von CsCYP82L1 und CsCYP82L2 können wir möglicherweise Zitrussorten entwickeln, die von Natur aus resistent gegen ACP sind. Dadurch verringern wir die Abhängigkeit von chemischen Pestiziden und dämmen die Ausbreitung von HLB ein.“
Die Auswirkungen dieser Studie sind für die Zitrusindustrie tiefgreifend. Durch die Nutzung der identifizierten genetischen Mechanismen ist es möglich, neue Zitrussorten mit eingebauter Resistenz gegen ACP zu entwickeln. Dies könnte zu nachhaltigeren Zitrusanbaupraktiken, niedrigeren Produktionskosten und einer geringeren Umweltbelastung führen.
Die Erkenntnisse ebnen zudem den Weg für ähnliche genetische Ansätze zur Bekämpfung anderer schädlingsbedingter Probleme bei verschiedenen Nutzpflanzen und verbessern so die allgemeine Widerstandsfähigkeit der Landwirtschaft.
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Xueli Sun et al., Identifizierung und Charakterisierung von zwei P450-Enzymen aus Citrus sinensis, die an der TMTT- und DMNT-Biosynthese und der Abwehr der asiatischen Zitrusblattflöhe beteiligt sind, Gartenbauforschung (2024). DOI: 10.1093/hr/uhae037