Doppelte Hormonpower
Teamarbeit von Abwehrhormonen macht Pappeln pilzresistenter
Schwarzpappel (Populus negra) mit Rostpilzbefall. (Bildquelle: © Chhana Ullah / Max-Planck-Institut für chemische Ökologie)
Die Pflanzenhormone Salicyl- und Jasmonsäure verstärken in Pappeln gegenseitig ihre Wirkung und können so pathogene Pilze effektiver abwehren. Bei einjährigen Pflanzen blockieren sich die Hormone dagegen. Das fanden Forschende des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie heraus. Dieser Wirkmechanismus bei Pappeln könnte auch der Pflanzenzüchtung zugutekommen, um robustere Pflanzen zu erzeugen.
Phytohormone steuern das Verteidigungssystem der Pflanzen gegen Pathogene. Je nach Schadorganismus kommen unterschiedliche Abwehrmechanismen zum Zug: Greifen biotrophe Organismen die Pflanze an, wird Salicylsäure zur Abwehr ausgeschüttet, während Jasmonsäure gegen nekrotrophe Organismen wirkt. Eine neue Studie nimmt die Funktionsweise dieser Pflanzenhormone genauer in den Blick.
Salicyl- und Jasmonsäure: Gegenspieler oder Komplizen bei der Pflanzenabwehr?
Dreh- und Angelpunkt der Studie ist die Frage, ob und wie die beiden Hormone gleichzeitig gebildet werden und wirken können. Bei einjährigen Pflanzen wie der Ackerschmalwand ist das nicht der Fall. Sie können immer nur entweder Salicylsäure oder Jasmonsäure produzieren, da sich deren Signalwege gegenseitig blockieren.
Pappeln können zwei Pflanzenhormone, Salicylsäure und Jasmonsäure, gleichzeitig produzieren. Das stärkt ihre Abwehrkräfte gegen pathogene Pilze.
Bildquelle: © Hans Braxmeier / Pixabay
Bei Pappeln (Populus) ist das anders: Hier scheinen Salicyl- und Jasmonsäure „Komplizen“ zu sein, da „die Konzentrationen beider Hormone als Reaktion auf eine Infektion mit pathogenen Pilzen ansteigen“, wie Dr. Chhana Ullah vom Max-Planck-Institut für chemische Ökologie erklärt. Sein Forschungsteam analysierte, wie Schwarzpappeln mit und ohne Pilzbefall reagieren, wenn auf ihre Blätter Salicylsäure aufgetragen wird. Pflanzen, deren eigene Salicylsäure-Produktion durch genetische Veränderungen gesteigert wurde, dienten als Kontrollgruppe.
Fazit: Ein hoher Salicylsäure-Gehalt bei Pappeln wirkt sich positiv auf die Ausschüttung von Jasmonsäure, die Produktion von antimikrobiellen Wirkstoffen und die Widerstandsfähigkeit gegen Pilzbefälle aus. Hinzu kommt: Die Pappeln wachsen trotz der aktivierten Immunabwehr ungebremst weiter. Im Gegensatz zu einjährigen Pflanzen, die ihr Wachstum bereits bei der Abwehr nur eines Angreifers reduzieren.
Besserer Pflanzenschutz dank höherer Ressourcenverfügbarkeit und Evolution
Dieser Unterschied zwischen ein- und mehrjährigen Pflanzen kann mehrere Gründe haben. Gehölze wie Pappeln haben oft mehr Ressourcen zur Verfügung, sodass keine Entscheidung zwischen Wachstum und Verteidigung nötig ist. Zudem müssen mehrjährige Pflanzen besser auf sich „achten“, um ein hohes Lebensalter erreichen zu können. Das Phänomen der positiven Wechselwirkung der Hormone könnte daher auch evolutionär begründet sein.
Doch wie genau funktioniert der Mechanismus, der es den Pappeln ermöglicht, beide Pflanzenhormone zur Abwehr von Feinden einzusetzen? Das ist bisher noch unbekannt. Gelingt es jedoch, die Signalwege und Interaktionen der Hormone in Pappeln zu entschlüsseln, bietet das auch Hoffnung für die Pflanzenzüchtung – um Pappeln und andere Baumarten sowie gegebenenfalls auch einjährige Nutzpflanzen besser gegen Krankheiten wie Pilzinfektionen zu schützen.
Quelle:
Ullah, C. et al. (2022): Lack of antagonism between salicylic acid and jasmonate signalling pathways in poplar. In: New Phytologist, (30. April 2022), doi: 10.1111/nph.18148.
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Titelbild: Schwarzpappel (Populus negra) mit Rostpilzbefall. (Bildquelle: © Chhana Ullah / Max-Planck-Institut für chemische Ökologie)
