So stoppen Bakterien die Abwehr der Sojapflanze

Pflanzenzellen nutzen Isoflavone, um sich gegen bakterielle Infektionen zu schützen. Forscher haben jetzt einen Mechanismus aufgedeckt, wie Bakterien diese Abwehr angreifen.

Im ewigen Wettkampf zwischen Pflanzen und bakteriellen Pathogenen haben Forscher der University of California, Riverside, am Beispiel der Sojapflanze ein wesentliches Schlachtfeld verstanden: Isoflavone. Die wegen ihrer hormonähnlichen Wirkung auf Menschen auch als Pflanzenhormone bezeichneten Isoflavone stimulieren in Sojapflanzen zum einen Rhizobien, nützliche Bakterien, die sich an den Wurzeln ansiedeln und die pflanzliche Stickstoffversorgung unterstützen. Zum anderen wehren diese sekundären Pflanzenstoffe Pilz- und Bakterieninfektionen ab. Wie genau sie das tun, was bislang ebenso unklar wie die Mechanismen, mit denen einige Bakterien den Schutz unterwandern.

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Wie die Wissenschaftler jetzt berichten, injiziert das Bakterium Pseudomonas syringae zunächst das bakterielle Protein HopZ1 in die Pflanzenzelle. Schon früher wurde gezeigt, dass diese Proteine die Signalweiterleitung innerhalb des Immunsystems der Pflanze stören. Die Forschergruppe dokumentierte nun, dass die Pflanze auf die Anwesenheit von HopZ1 reagiert, indem sie die Produktion des Isoflavons Daidzein hochreguliert, was die Vermehrung der Bakterien bremst. Auf eine aktive, aber katalytisch nicht wirksame Mutante von HopZ1 folgte eine ungehemmte Vermehrung der Bakterien, wie die Forscher zur Bestätigung zeigten.

Die Forscher berichten weiterhin, dass HopZ1 seinerseits direkt die Produktion von Isoflavonen – und vermutlich weiteren antimikrobiellen Pflanzenstoffen – blockiert, indem es mit dem Enzym GmHID1 interagiert, das offensichtlich für die Biosynthese von Daidzein wesentlich ist: Schalteten die Forscher das Gen für dieses Enzym ab, wurde die Sojapflanze anfälliger für den bakteriellen Schädling. Offen blieb bei den Untersuchungen die Frage, wie die Bakterien auf molekularem Level zur Krankheit der Pflanze führen.

Vom erlangten Verständnis des Kampfes um die Daidzeinkonzentration in der Zelle erhoffen sich die Pflanzenforscher nun neue Strategien, um befallene Pflanzen zu behandeln oder besser noch Sorten zu züchten, die weniger anfällig sind.