Ein Team von Wissenschaftlern, angeführt von Prof. Dr. Gundula Noll von der Universität Münster und Dr. Alexandra Furch von der Universität Jena, hat bemerkenswerte Fortschritte im Bereich der pflanzlichen Immunantwort erzielt. Diese Forschung zeigt, dass Pflanzen für ihre Verteidigung gegen Krankheitserreger elektrische Signale nutzen, auch wenn sie kein zirkulierendes Immunsystem besitzen. Stattdessen reagieren Pflanzen sowohl lokal als auch systemisch auf Bedrohungen.
Wenn Pflanzen einen Angreifer erkennen, senden ihre Zellen chemische und elektrische Alarmsignale aus. Diese Signale breiten sich über das Phloem aus, das normalerweise für den Transport von Nährstoffen zuständig ist. Im Gegensatz zu Tieren, die Fieber als Abwehrmechanismus nutzen, aktivieren Pflanzen ihre Abwehrmechanismen ohne solch eine Reaktion. Aktuelle Forschungen konzentrieren sich insbesondere auf eine effektive Kombination aus elektrischen und chemischen Signalen, deren Dominanz und Verarbeitungsweise jedoch noch unklar bleibt. Ein besseres Verständnis dieser Kommunikationsprozesse in Pflanzen ist entscheidend für die Entwicklung eines nachhaltigen Pflanzenschutzes.
Pflanzen als Schutzmechanismus
Pflanzen bedienen sich eines natürlichen Schutzmechanismus, der analog zur Immunantwort bei Tieren ist, jedoch keine durch Antikörper vermittelte adaptive Immunität umfasst. Vielmehr gehört die pflanzliche Immunantwort zur angeborenen Immunantwort. Ein großes Spektrum an Pathogenen, darunter Bakterien, Nematoden, Pilze und Viren, kann Pflanzen schädigen, doch die meisten Pflanzen zeigen eine bemerkenswerte Resistenz gegen diese Krankheiten.
Ein zentraler Aspekt der pflanzlichen Abwehr sind Saponine, die bereits vor Infektionen gebildet werden und einen Schutz vor Pilzen bieten, indem sie an Sterole in deren Plasmamembran binden. Während einer Infektion setzen Pflanzen induzierte Abwehrmechanismen in Gang, die unter anderem durch Moleküle von Pathogenen, sogenannte Elicitoren, aktiviert werden. Diese binden an Rezeptorproteine in der Zellmembran und aktivieren verschiedene Signalkaskaden, die entscheidend für die Abwehrreaktionen sind.
Mechanismen der Immunantwort
Die Abwehrmechanismen selbst sind vielschichtig. Hydroxyl-Radikale und Wasserstoffperoxid, die durch die Aktivierung der NADPH-Oxidase gebildet werden, führen zu einer hypersensitiven Reaktion. Diese beschreibt einen beschleunigten Zelltod um die Infektionsstelle, um Nährstoffentzug für das Pathogen herbeizuführen. Darüber hinaus werden physikalische Barrieren wie Lignin oder Callose gebildet, und die Synthese von Enzymen, die für die Bekämpfung von Pilzen nötig sind, nimmt zu.
Neueste Erkenntnisse aus der Forschung belegen die Entdeckung von SEOR-Proteinen im Phloem, die ebenfalls eine Rolle in der Immunantwort spielen. Die Kombination aus verschiedenen Signalen und die dazugehörigen Mechanismen zur Erhöhung der Widerstandsfähigkeit könnten neue Ansätze zur Manipulation von Pflanzen zur Verbesserung ihrer Abwehrkräfte gegen neue Krankheitserreger bieten.
Zusammenfassend zeigt die Forschung, dass evolutionär bewährte Mechanismen auch bei der Acker-Schmalwand und der Ackerbohne nachgewiesen wurden. Diese Fortschritte sind entscheidend für die Entwicklung robuster Pflanzensorten, die sich selbst gegen neu auftretende Krankheitserreger verteidigen können, was einen wichtigen Schritt für die Landwirtschaft darstellt.
Die Originalveröffentlichung dieser Forschungsergebnisse findet sich in der Fachzeitschrift Sci. Adv. Vol 11, Issue 9. Weiterführende Informationen über die pflanzliche Immunantwort und deren Mechanismen sind auch auf den Seiten von Wikipedia sowie Pflanzenforschung verfügbar.
Für eine vertiefte Auseinandersetzung mit dem Thema sei auf die Berichte von Universität Münster, Wikipedia und Pflanzenforschung verwiesen.