Wie Pflanzen sich selbst gegen Bakterien schützen
Ist ein ökologischer oder chemischer Pflanzenschutz unabdingbar? Wissenschaftler der Uni Würzburg klären auf.Wozu haben Pflanzen Poren?
Menschen, Tiere und Pflanzen benötigen zum Leben, zusätzlich zur Nahrung, Luft und Wasser. Sie brauchen den in der Luft befindlichen Sauerstoff für ihren Stoffwechsel, Pflanzen sind in einem höheren Anteil auf CO 2 angewiesen. Um die benötigten Stoffe in ausreichender Menge aufnehmen zu können, haben Menschen und Tiere ein Atmungssystem. Zu ihm gehört die Lunge aber auch in einem großen Umfang die körperumgebende Haut. Pflanzen atmen, stark vereinfacht dargestellt, über ihre Blätter. Deren Poren ermöglichen den für die Pflanzen lebensnotwendigen Austausch von Luft und Wasser. Die Öffnungen an der Blattfläche lassen sich, so die Neuesten wissenschaftlichen Erkenntnisse, zu diesem Zweck weit öffnen und schließen.
Jede Schnittstelle in Systemen birgt ein Risiko. Die Poren sind, in diesem Fall, ein Angreifpunkt für krankheitserregende Schadstoffe. Aus diesem Grund werden sie besonders geschützt.
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Was passiert in der Pflanze, wenn Bakterien sie angreifen?
Bisher waren die interessierten Fachleute, bei der Beantwortung dieser Frage auf Vermutungen angewiesen. Die auf Pflanzen spezialisierten Forscher der Universität Würzburg, Rob Roelfsema und Rainer Hedrich samt einem internationalen Team, erwarben neue Erkenntnisse in diesem Bereich und veröffentlichten die Ergebnisse in der Fachzeitschrift "New Phytologist".
Um einen Bakterienangriff im Labor zu simulieren, injizierte die in Würzburg weilende türkische Gastdoktorandin Aysin Guzel Deger, Universität Mersin, das Bakterienprotein Flagellin in die Blätter der Modellpflanze. Es war die Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana).
Dieses Protein ist besonders geeignet, da es in der Natur häufig vorkommt. Die Wissenschaftler stellten schnell fest, dass die geimpfte Pflanze die Bakterien offenbar als Gefahr einstufte, denn sie reagierte, für Pflanzen, recht schnell. Bereits nach einer Viertelstunde wurden die Poren geschlossen und der Eintrittsweg für weitere Angreifer war gesperrt. Die Biologen erfuhren zusätzlich, dass jede Pflanzenpore sich in ihrer Größe verändern kann. Wenn das angreifende Flagellin sich über die Pflanze ausbreitet, werden Schließzellen angeregt, die die Bakterien unverzüglich ausschließen.
Wo befindet sich das Schloss zur Bakterienabwehr bei den Pflanzen?
Die Wissenschaftler fanden, in Kooperation mit Kollegen aus Estland, heraus, dass das Enzym OST1 die Ionenkanäle SLAC1 und SLAH3, bei Bakterienangriffen auf die Pflanzen, in den Pflanzen aktivieren. Wenn dies geschieht, erschlaffen die Schließzellen und die Poren schließen sich. Zusätzlich wird der Trockenstresssignalweg aktiviert. Das bedeute, dass, wenn die Wurzeln Pflanzen wenig Wasser finden, die Poren ebenfalls geschlossen werden.
Diese kürzlich gemachte Erkenntnis könnten Pflanzenzüchter dazu nutzen, um gleichzeitig widerstandsfähige Pflanzen die gegen Trockenheit und Bakterienbefall resistent sind zu züchten. Diese neuen Pflanzen wären, laut Professor Hedrich, für Landwirte und Gärtner interessant. Denn Trockenheit und Schadstoffe sind Hauptfaktoren bei großen Ernteverlusten.
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