Institut für die Sicherheit biotechnologischer Verfahren bei Pflanzen
Pappeln werden in Kurzumtriebsplantagen (KUPs) und integriert in Agroforstsystemen zur Erzeugung von Bioenergie angebaut. Die Mindestumtriebszeit beträgt drei bis fünf Jahre. Während des gesamten Zeitraums ist die Anpflanzung ständig pilzlichen Krankheitserregern ausgesetzt, die den Bäumen schweren Schaden zufügen können. Pflanzen erkennen Pilze über das "pathogen-assoziierte molekulare Muster" (PAMP) Chitin. Wesentliche Bestandteile von Chitinrezeptoren sind Lysin-Motif-Receptor-Like-Kinasen (LysM-RLKs). Analysen der Chitin-Signalübertragung in Dikotyledonen zeigen, dass enzymatisch aktive und inaktive LysM-RLKs interagieren müssen, um einen funktionalen Rezeptor zu bilden. Die Wahrnehmung von Chitin löst eine pflanzliche Immunantwort aus, die zu einer Resistenz gegen den Eindringling führen kann. Studien zu symbiotischen Pflanze-Pilz-Interaktionen haben gezeigt, dass ähnliche Mechanismen auch bei der Perzeption von Mykorrhizapilzen zum Tragen kommen. Für arbuskuläre Mykorrhizapilze wurden ebenfalls LysM-RLKs beschrieben, die essentiell für die Etablierung der Symbiose sind. Für die im vorliegenden Projekt zu erforschende Ektomykorrhiza, welche sich hauptsächlich mit Gehölzen bildet, sind diese Rezeptoren bislang nicht bekannt und die Signalwege, die seitens der Pflanze aktiviert werden bei Kontakt zu einem Symbionten kaum beschrieben. Auf der anderen Seite sezernieren auch die Pilze Effektoren, die die Wirtspflanze beeinflussen können. In dieser Hinsicht könnten LysM-Effektoren, die als Modulatoren einer Immunantwort angesehen werden können, eine Rolle spielen. JKI-SB untersucht in diesem Projekt die Signalwege sowohl auf Pflanzen- als auch auf Pilzseite. Dazu werden gezielt LysM-Proteine mittels Genomeditierung ausgeschaltet um ihre Funktion innerhalb der Signalkaskaden und für die Bildung der Mykorrhiza zu verstehen. Ein breiteres Wissen über Genfunktionen bei der Etablierung von Mykorrhizasymbiosen kann dabei helfen, zukünftige Züchtungen Symbiontengerecht zu gestalten. Denn gerade neuere Studien zeigten, dass auf Resistenz gezüchtete Sorten oftmals Beeinträchtigungen bei der Mykorrhizabildung aufweisen. Das ist insofern kritisch, da Symbiosen nachweislich zu Verbesserungen der biotischen und abiotischen Stresstoleranz von Pflanzen führen und dementsprechend bei der Anpassung an den Klimawandel eine zentrale Rolle spielen könnten.
Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft
