Wissenschaftlern von CSIRO, Australiens nationaler Wissenschaftsbehörde, ist ein Durchbruch in der molekularen Pflanzenpathologie gelungen, der einen Technologiesprung für die Züchtung langlebiger krankheitsresistenter Nutzpflanzen darstellt.
Pflanzenpathogene – Organismen, die Pflanzenkrankheiten verursachen – reduzieren die landwirtschaftliche Produktivität erheblich und stellen eine anhaltende Bedrohung für die globale Ernährungssicherheit dar. Jährlich führen Rosterreger weltweit zu Ernteverlusten in Höhe von einer Milliarde US-Dollar.
Die Wissenschaftler entwickelten eine neuartige schnelle Gen-Screening-Plattform, die neue Avirulenz (Avr)-Effektorgene in Pflanzenpathogenen identifizieren kann, aufbauend auf jahrzehntelanger CSIRO-Forschung in der synthetischen Biologie, Genetik und molekularen Pflanzenpathologie. Die Ergebnisse sind veröffentlicht im Tagebuch Naturpflanzen.
Dr. Peter Dodds von CSIRO, Co-Leiter des Projekts, sagte, die neue Methode werde einen enormen Einfluss auf die zukünftige Entwicklung pathogenresistenter Nutzpflanzen haben.
„Unsere fortschrittliche Screening-Technologie stellt einen technologischen Fortschritt in unserer Fähigkeit dar, die Prozesse zu untersuchen, die Pflanzen dauerhafte Resistenz gegen Krankheiten verleihen, und ermöglicht neue genetische Strategien zur Sicherung der Pflanzenproduktion und des Krankheitsmanagements in Australien und im Ausland“, sagte Dr. Dodds.
„Diese Methode ermöglicht ein Hochdurchsatz-Screening komplexer genetischer Bibliotheken in der zellulären Umgebung einer Pflanze mit beispielloser Geschwindigkeit. Dies verbessert die Fähigkeit, krankheitsresistentere Pflanzen auszuwählen und unterstützt die Bemühungen bei der Überwachung von Krankheitserregern. Diese Technologie versetzt CSIRO in die Lage, wichtige Herausforderungen im Bereich der Biosicherheit anzugehen.“ Der Klimawandel erhöht das Risiko für Krankheitsausbrüche. Wir konnten mehrere neue pilzliche Avr-Effektorgene im Weizenstammrost-Erreger identifizieren und so die Zeitspanne von Jahren oder sogar Jahrzehnten auf nur noch Monate verkürzen.“
Effektorgene in Pflanzenpathogenen wie Rostpilzen kodieren Proteine, die pflanzliche Immunantworten unterdrücken. Wenn die Pflanze diese Krankheitserregerproteine jedoch erkennt, können sie pflanzliche Abwehrmechanismen aktivieren und eine weit verbreitete Infektion stoppen.
Dr. Thomas Vanhercke, der auch Mitleiter des Projekts war, erklärte, dass diese Studie zwar Avr-Gene in einem Rostpilz untersuchte, der Weizen befällt, die gleiche Technik jedoch auch auf andere Nutzpflanzen und Krankheitserreger angewendet werden kann.
Mehr Informationen:
Taj Arndell et al.: Das Screening einer gepoolten Effektorbibliothek in Protoplasten identifiziert schnell neue Avr-Gene. Naturpflanzen (2024). DOI: 10.1038/s41477-024-01641-y