Wirkmechanismus von Pflanzenkrankheiten

Wie lässt sich der Wirmechanismus hinter den am meisten gefürchteten Pflanzenkrankheiten in der Landwirtschaft erklären? Eine zentrale Bedeutung bei der Beantwortung dieser Frage kommt dem toxisch wirkenden Stoff, Cytolysin, zu, der von Krankheitserregern wie Bakterien oder Pilzen produziert wird. Dieser kann verherrende Schäden an Kulturen anrichten, wenn nicht mit Pflanzenschutzmitteln gegengehalten wird.

Ein Krankheitserreger, der sich der Wirkweise des Cytolysins bedient, ist der Eipilz (Phytophthora infestans). Die von ihm ausgelöste Kartoffelfäule vernichtet innerhalb kürzester Zeit die infizierte Pflanze samt den Kartoffelknollen. Um sich von dem toten Gewebe zu ernähren, durchlöchert das Cytolysin die Membran der Pflanzenzellen und schädigt diese irreperabel, sodass die Zellen absterben.

Phytophthora infestans ist aber nicht der einzige Erreger, der sich dieser Wirkungsweise bedient. Auch das so genannte Pectobacterium carotovorum, das vor allem Wurzeln angreift, oder der im Obst- und Gemüseanbau gefürchtete Botrytis-Pilz setzen das Cytolysin ein.

Unklar war bislang, warum das Gift manche Pflanzenarten aggressiv schädigt, während das Toxin anderen Arten nichts anhaben kann. Demnach reagieren Pflanzen unterschiedlich empfindlich auf den giftigen Wirkstoff. Abhängig ist diese von einem Rezeptor der Pflanzenzelle, der sich bei verschiedenen Pflanzengruppen deutlich voneinander unterscheidet.

Während Pflanzen wie Kartoffeln oder Tomaten nur über eine kurze Molekülkette verfügen, ist diese bei Getreidepflanzen deutlich länger. Dieser längere Rezeptor führtdazu, dass das Cytolysin bei Weizen oder Gerste zwar andocken kann, aber nicht an die Membran der Pflanzenzellen herankommt.

Zu den Pflanzen, die aufgrund ihres Rezeptors empfindlich auf Cytolysin reagieren, gehören auch viele Unkräuter. Hier ergebe sich die Chance, auf der Basis eines mikrobiellen Giftstoffs ein natürliches Herbizid zu entwickeln, das sehr selektiv wirke und damit umweltfreundlicher sei als die heute gebräuchlichen chemischen Herbizide wie beispielsweise Glyphosat.


Quelle: Eberhard Karls Universität Tübingen