Transgene T4-Lysozym-Kartoffel – Untersuchungen von Wirkungen auf Bakterien

(1995 – 1996) Georg-August-Universität, Institut für Pflanzenpathologie und Pflanzenschutz, Göttingen

Thema

Zur Erzeugung einer Resistenz gegenüber Erwinia carotovora, dem Erreger der Knollennassfäule und der Schwarzbeinigkeit bei der Kartoffel wurde das Gen für ein Lysozym aus dem Bakteriophagen T4 in das Pflanzengenom der Kartoffel übertragen. Lysozyme greifen die bakterielle Zellwand an und bewirken deren Auflösung (Lyse).

Im vorliegenden Projekt sollten die methodischen Voraussetzungen für die Untersuchungen möglicher indirekter Wirkungen des Lysozyms auf pathogene und nützliche Bakterien entwickelt werden.

Zusammenfassung

Die Untersuchungen dieses Projektes konnten keine Resistenz der T4-Lysozym-Kartoffel gegenüber dem Erreger der Knollennassfäule und der Schwarzbeinigkeit feststellen. Weder im pflanzlichen Interzellularraum noch in zerkleinerten Stängelproben war eine Lysozym-Aktivität nachzuweisen. Aus den Bodenproben konnten Lysozym-empfindliche Bakterienstämme isoliert werden. Eine Fortführung des Projektes fand nicht statt.

Versuchsbeschreibung

Aktivität von T4-Lysozym in Bakterienflüssigkulturen

Der Grad der Aktivität von T4-Lysozym auf verschiedene Bakterienstämme wurde in Flüssigkulturen getestet, denen in unterschiedlichen Konzentrationen Lysozym zugeführt wurde.

Aktivität von T4-Lysozym in Pflanzenzellzwischenräumen

T4-Lysozym wird von der transgenen Pflanze in den Interzellularraum abgegeben. Um die Wirksamkeit des Enzyms in den Zellzwischenräumen zu testen, wurde Interzellularflüssigkeit aus den Pflanzenzellen isoliert und die Vermehrungsrate von Bakterien in der gewonnenen Lösung gemessen.

Aktivität von T4-Lysozym in zerkleinerten Stängelproben

Die Stängelspitzen transgener Kartoffelpflanzen wurden zerkleinert, um dort anschließend die Vermehrungsrate von Bakterien zu prüfen.

Resistenz transgener Lysozym-Kartoffel gegenüber Erwinia

Die Überprüfung der Resistenz wurde durch Inokulation transgener und nicht-transgener Kartoffelpflanzen (Blattmaterial) und -knollen (Knollenscheibentest) mit dem Erreger E. carotovera durchgeführt.

Wirkung von T4-Lysozym auf Bodenbakterien

Bakterien aus Bodenproben des geplanten Versuchsfeldes wurden auf ihre Sensitivität gegenüber dem Erreger Erwinia und gegenüber T4-Lysozym getestet.

Ergebnisse

Aktivität von T4-Lysozym in Bakterienflüssigkulturen

Nur wenige Stämme von Erwinia reagierten im Flüssigkulturtest empfindlich auf T4-Lysozym. Einige Stämme wurden im Wachstum gebremst, jedoch nicht abgetötet.

Aktivität von T4-Lysozym in Pflanzenzellzwischenräumen und zerkleinerten Stängelproben

Erwinia wurde in den flüssigen Lösungen des pflanzlichen Interzellularraums nicht im Wachstum gehemmt. Daraus wurde der Schluss gezogen, dass kein oder nur wenig Lysozym in den Interzellularraum der Pflanze abgegeben wird.

Resistenz transgener Lysozym-Kartoffel gegenüber Erwinia

Weder der Inokulationstest transgener Lysozym-Kartoffeln noch der Knollenscheibentest konnte eine Resistenz gegenüber Erwinia-Stämmen eindeutig belegen.

Wirkung von T4-Lysozym auf Bodenbakterien

Als Gegenspieler von E. carotovora konnten vier Lysozym-empfindliche Bakterien-Stämme aus den Bodenproben selektiert werden. Es handelt sich wahrscheinlich um Bakterien der Gattung Bacillus spp..