Forschende der Ruhr-Universität Bochum und des Forschungszentrums Jülich haben in einer aktuellen Untersuchung das pflanzenschädliche Bakterium Agrobacterium tumefaciens genauer unter die Lupe genommen. Zentrale Erkenntnis dieser Studie ist, dass das Bakterium über zwei Sensoren verfügt, die darauf spezialisiert sind, reaktive Sauerstoffspezies zu erkennen. Diese Moleküle werden von Pflanzen als Abwehrmechanismus produziert, um eindringende Mikroben zu schädigen. Chemische Schädigungen an DNA, Lipiden und Proteinen der Angreifer sind die direkten Folgen dieser Abwehrreaktion. Besonders einer der beiden Sensoren, OxyR, ist bereits gut charakterisiert, während der zweite, LsrB, in der jüngsten Studie zu Struktur und Funktionsweise detailliert untersucht wurde. Die Ergebnisse der Forschung wurden in der Zeitschrift Nucleic Acids Research veröffentlicht.
Diese Forschungsarbeiten bieten neue Ansätze zur Bekämpfung von Infektionen sowie zur Optimierung nützlicher Bakterien im Bereich der Biotechnologie. Janka Schmidt, die Erstautorin der Studie, hebt die potenziellen Anwendungen dieser Erkenntnisse hervor und spricht von einer möglichen Verbesserung in der Bekämpfung pflanzlicher Krankheiten.
Agrobacterium tumefaciens: Ein Schlüsselakteur in der Pflanzenbiotechnologie
Agrobacterium tumefaciens wird nicht nur als Schädling, sondern auch als wertvolles Werkzeug in der Pflanzenbiotechnologie betrachtet. Das Bakterium besitzt die bemerkenswerte Fähigkeit, DNA in die Genome von Wirtspflanzen zu übertragen. Dieser natürliche Gentransfer hat sich als ein effektives Mittel zur genetischen Manipulation in verschiedenen Pflanzenarten erwiesen. In einer Übersicht von Thompson et al. wird das Potenzial von Agrobacterium tumefaciens zur Verbesserung der Transformationsraten und zur gezielten Ingenieurtechnik hervorgehoben. Die Modulation der Expression von Virulenzmediatoren könnte die Effektivität dieser Pflanzenveränderung weiter steigern.
Es werden auch innovative Ansätze zur synthetischen Biologie diskutiert, die neue Möglichkeiten zur präzisen Anpassung von Agrobacterium tumefaciens-Stämmen in der Pflanzentransformation bieten könnten. Dazu gehört die Entwicklung eines synthetischen Werkzeugsatzes zur Charakterisierung von Promotoren und zur gezielten Expression von Virulenzgenen. Dies ist insbesondere relevant für die Schaffung markfreier Pflanzen in der T1-Generation, eine Methode, die unter anderem die Verwendung von Cre-Rekombinase umfasst.
Der Pathogen und seine Auswirkung auf die Landwirtschaft
Das Bakterium gehört zur Familie der Rhizobiaceae und ist ein gramnegatives Stäbchenbakterium, bekannt dafür, in Pflanzen Tumoren hervorzurufen, insbesondere in Form der Krone Gallenerkrankung. Eine kolorierte Rasterelektronenmikroskopaufnahme zeigt, dass Agrobacterium tumefaciens über 140 Arten von dicotyledonen Pflanzen schädigen kann. Besonders gefährdet sind Trauben, Steinfrüchte, Nussbäume, Zuckerrüben, Meerrettich und Rhabarber.
Die Fähigkeit, DNA zwischen sich und Pflanzen zu übertragen, ist der wichtigste Grund dafür, dass Agrobacterium tumefaciens nicht nur als Erreger, sondern auch als wertvolles Tool in der modernen Biotechnologie angesehen wird. In der Landwirtschaft könnte dies bedeutende Fortschritte in der genetischen Anpassung und Verbesserung der Pflanzen ermöglichen.