ForschungsReport 2000-2 - BMELV-Forschung

stoffqualität Gene von Erwinia-Enzymen
kloniert worden, die am Krankheitsprozess
beteiligt sind. Die Enzymproteine
wurden vor allem im Hinblick auf ihre Rolle
bei der Ausprägung der Erwinia-Nassfäule
näher charakterisiert. Eines der untersuchten
Pektatlyase-Enzyme baute
zum Beispiel verstärkt Pektine der pflanzlichen
Mittellamelle bis hin zur Freisetzung
von einzelnen Zellen ab (Abb. 4).
Neben dem Zellwandabbau haben die
PL-Enzyme noch eine andere Aufgabe:
Beim Abbau der Zellwandpektine liefern
sie OG-Elicitoren für die Aktivierung der
pflanzlichen Abwehr. Als Signale nutzt
die Pflanze also die gleichen Spaltprodukte
des Pektins, die auch von den Bakterien
für die Aktivierung ihrer Enzymbiosynthese
gebraucht werden. Daher
setzt ein Wettlauf
zwischen dem pathogenen
Befall und der pflanzlichen
Abwehr ein.
Wir haben das Gen einer
Erwinia-Pektatlyase in
die Kartoffel übertragen.
Dadurch wird das PL-Enzym
in den Zellen der
transgenen Pflanzen in
Spuren produziert. Werden
die Zellen durch eine
Verwundung der Knollen
zerstört, gelangt das Enzym
an das Zellwandpektin
und bildet hier sofort
Spaltprodukte zur Aktivierung
der pflanzlichen
Abwehr. Dadurch erlangt
die Pflanze einen Vorsprung gegenüber
eventuell eindringenden Erregern der
Nassfäule. Das so sensibilisierte pflanzliche
Gewebe hat also im Falle einer Verwundung
einen Vorlauf gegenüber potenziellen
Krankheitserregern.
Langjährige Gewächshaus- und Feldexperimente
zeigen, dass auf diese Weise
sensibilisierte Kartoffeln tatsächlich resistenter
gegenüber der Erwinia-Nassfäule
sind. Dies ist durch eine Vielzahl von Un-
Abb. 5: Nekrose auf PL-aktivem Kartoffelknollengewebe
(A) und Schnitt
durch eine solche (B). Wachstum von Ec-
Bakterien auf dem Gewebe der nichttransgenen
Kontrolle (C) .
Züchtungsforschung
tersuchungsergebnissen, die publiziert
wurden, belegt. Das deutlichste Zeichen
für die erfolgreiche Abwehr von Erwinia-
Bakterien ist die Bildung von Nekrosen an
der Wundoberfläche von PL-aktiven Knollen
(Abb. 5A und B).
Auf dem Gewebe der nicht-transgenen
Kontrollen hingegen wachsen die
Bakterien nach der Infektion ungehindert
weiter (Abb. 5C). Man kann also durch
die Ausprägung eines PL-Pathoenzyms
aus Erwinia im pflanzlichen Gewebe gezielt
Resistenz induzieren. Dies erfolgt auf
der Grundlage der pflanzeneigenen
Mechanismen und wirkt daher sicher
nicht nur gegen Erwinia-Bakterien, sondern
auch gegen andere Krankheitserreger.
Abb. 6: Knollen einer PL-aktiven, transgenen
Linie der Sorte Désirée
Die PL-transgenen Kartoffeln (Abb. 6)
sind also ein gutes Modell, um die sehr
komplexen Zusammenhänge der pflanzlichen
Abwehr auf molekularer und biochemischer
Ebene näher zu untersuchen. Wir
erhoffen uns von diesen Arbeiten die Erschließung
neuer, noch wirksamerer Resistenzquellen.
Darüber hinaus ist es für uns
sehr wichtig, die Auswirkungen der
pflanzlichen Abwehrreaktionen auf die
Qualität der Kartoffeln zu betrachten. ■
Dr. Christina Wegener, Bundesanstalt für
Züchtungsforschung an Kulturpflanzen,
Institut für Stressphysiologie und Rohstoffqualität,
18190 Groß Lüsewitz
2/2000 FORSCHUNGSREPORT 43