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Genetischer "Hauptschalter" aktiviert pflanzliche Immunabwehr

Pflanzen reagieren auf eine Infektion, indem sie Dutzende von Genen gleichzeitig aktivieren. Das berichten Wissenschaftler der University of North Carolina und der Firma Syngenta in der Zeitschrift Nature Genetics. Die Forscher vermuten, dass die Gene von einem übergeordneten Regulatorgen aktiviert werden. Dieses Regulationselement des Immunsystems sei möglicherweise in allen Pflanzen zu finden, meint Jeffery Dangl.

Die Versuche wurden mit der Ackerschmalwand (Arabidopsis), der „Labormaus“ der Pflanzengenetiker, durchgeführt. Das Genom dieser genetisch bestuntersuchten Pflanze ist inzwischen vollständig entschlüsselt. Wegen ihrer hohen Fortpflanzungsrate (fünf bis sechs Generationen pro Jahr) können genetische Experimente schneller durchgeführt werden als zum Beispiel mit Getreidepflanzen.

Die Wissenschaftler untersuchten, wie sich die Aktivität von etwa 8000 Genen verändert, wenn das Abwehrsystem der Pflanze auf verschiedene Weise aktiviert wird. Die Aktivität einer so großen Zahl von Genen (ein Drittel des Gesamtgenoms) konnte bisher noch nie gleichzeitig analysiert werden. „Wir haben eine Gruppe von etwa 30 Genen gefunden, die sich unter den verschiedenen Laborbedingungen völlig gleichartig verhielten“, sagt Dangl. „Jedes dieser Gene besitzt die gleiche kurze DNS-Sequenz, die als Promoter dafür verantwortlich ist, ob das Gen an- oder abgeschaltet wird.“ Zehn bis fünfzehn dieser Gene waren bisher unbekannt. Möglicherweise spielen sie eine wichtige Rolle bei der Abwehr von Krankheitserregern.

Jetzt hoffen die Forscher, das übergeordnete Regulatorgen, den „Hauptschalter“ zu finden, wodurch die Gengruppe synchron reguliert wird. Dann wäre es vielleicht möglich, Pflanzen genetisch so zu verändern, dass sie sich effektiver gegen Krankheitserreger wie Bakterien oder Pilze zur Wehr setzen können. Eine Erhöhung der Widerstandsfähigkeit gegen Pflanzenschädlinge könnte für den Anbau von Kulturpflanzen von Bedeutung sein, sagt Dangl. (Nature Genetics, 1. December)

Joachim Czichos
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