Ein Weg, um die Ernte zu besiegen

3. August 2023

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von Jules Bernstein, University of California – Riverside

Es handelt sich um einen Schimmelpilz, der jedes Jahr Ernteverluste in Milliardenhöhe verursacht und Beeren, Tomaten und die meisten anderen Obst- und Gemüsesorten befällt. Jetzt haben Forscher einen Weg gefunden, den Schimmel zu bekämpfen, ohne die Pflanzen mit giftigen Chemikalien zu besprühen.

Wenn Sie jemals eine flauschige graue Erdbeere gesehen haben, haben Sie Grauschimmel gesehen. Es betrifft mehr als 1.400 verschiedene Pflanzenarten und es gibt kein wirkliches Heilmittel dagegen. Die Kontrolle darüber könnte von der Entdeckung von Lipidbläschen abhängen, die von den Schimmelpilzzellen abgesondert werden und die von einigen Forschern zuvor als unbedeutend abgetan wurden.

Tatsächlich zeigen neue Forschungsergebnisse von UC Riverside, dass diese Blasen für die Kommunikation zwischen Krankheitserregern und ihren Wirten, darunter viele Arten von Pilzen sowie Bakterien und Säugetieren, unerlässlich sind. In diesem Fall stellten die Forscher fest, dass der Grauschimmel gelernt hat, die Blasen zu nutzen, um erfolgreiche Infektionen zu erzielen.

„Da sie schwer zu isolieren und zu untersuchen sind, wurden die wichtigen Funktionen dieser Lipidblasen, auch extrazelluläre Vesikel genannt, jahrzehntelang übersehen“, sagte Hailing Jin, UCR-Professor für Mikrobiologie und Pflanzenpathologie, der das Forschungsprojekt leitete.

„Jetzt wissen wir, dass der Schimmel, genau wie seine pflanzlichen Wirte, auch extrazelluläre Vesikel zum Schutz und zur Abgabe von Waffen nutzt – kleine RNA-Moleküle, die Gene, die am Immunsystem der Pflanzen beteiligt sind, zum Schweigen bringen“, sagte Jin.

Dieses Ergebnis wird in der Fachzeitschrift Nature Communications ausführlich beschrieben, wo die Forscher nicht nur zeigen, dass Grauschimmel virulente RNA in diesen lipidbasierten Blasen absondert, sondern auch, dass ein bestimmtes Protein der Schlüssel für die Fähigkeit des Schimmels ist, die Blasen zu produzieren.

Das Protein Tetraspanin erscheint auf der Oberfläche der Blasen. Die Forscher fanden heraus, dass, wenn sie die Fähigkeit des Schimmels, Tetraspanin herzustellen, ausgeschaltet wurden, die Fähigkeit des Schimmels, die Blasen abzusondern und abzugeben, stark eingeschränkt war.

„Wenn wir diese Schlüsselkomponente der Vesikel ausschalten, können wir ihre Fähigkeit schwächen, die Waffen kleiner RNAs oder anderer Moleküle abzugeben, die die Immunität des Wirts unterdrücken“, sagte Jin.

Zuvor hatte das gleiche Forscherteam auch Gene identifiziert, die es dem Pilz ermöglichen, kleine RNA-Moleküle zu produzieren. Das Ausschalten dieser Gene sowie derjenigen, die es dem Pilz ermöglichen, Tetraspanin herzustellen, würde eine neue Generation von „RNA-Fungiziden“ ermöglichen, die die Grauschimmelkrankheit hemmen.

„Alles enthält RNA und sie wird von Menschen und Tieren leicht verdaut. RNA kann in der Umwelt schnell abgebaut werden und hinterlässt keine giftigen Rückstände“, sagte Jin. Derzeit werden Grauschimmel hauptsächlich mit Fungiziden behandelt, und diese Chemikalien können sich negativ auf die Gesundheit von Mensch und Tier sowie auf unsere Umwelt auswirken.“

Grauschimmel ist weltweit der zweitschädlichste Pilz für Nahrungspflanzen, gefolgt vom Reispathogen Magnaporthe. Ein umweltfreundliches Fungizid auf RNA-Basis, das die Fähigkeit zur Sekretion extrazellulärer Vesikel angreift, könnte auch gegen Magnaporthe und andere Pilzpathogene wirksam sein.

„Da sich das Klima so schnell verändert, können sich viele Pilzinfektionen verschlimmern. Wir freuen uns, neue umweltfreundliche Methoden zum Schutz der globalen Lebensmittelversorgung zu entwickeln, die möglicherweise so umfassend anwendbar sind“, sagte Jin.

Mehr Informationen: Baoye He et al, Kleine RNAs aus Pilzen wandern in extrazellulären Vesikeln, um durch Clathrin-vermittelte Endozytose in Pflanzenzellen einzudringen, Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-40093-4

Zeitschrifteninformationen:Naturkommunikation

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