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Eine Mehltauspore keimt auf
der Oberfläche eines Erbsen ­
blatts.
Foto: Gniwotta und Carver
Forschungsschwerpunkt
WIE PILZE PFLANZEN ERKENNEN
Oberfläche der Blätter spielt dabei eine wichtige Rolle
Markus Riederer, Lehrstuhl für Botanik 11- Ökophysiologie und Vegetationsökologie
Krankheitserregende Pilze können ihre
Wirtspflanzen an hand von Wachsen erkennen,
die den Blättern aufgelagert sind.
Auf molekularer Ebene reichen dafür eine
oder wenige chemische Verbindungen aus.
Wenn diese Ergebnisse weiter gefestigt
und verallgemeinert worden sind, lassen
sie sich in der Pflanzenzüchtung oder im
Pflanzenschutz anwenden.
Die grünen Pflanzen sind die Grundlage allen
höheren Lebens auf der Erde. Sie betreiben
Photosynthese und legen damit Sonnenenergie in
biologisch verfügbarer Form fest. Außerdem neh­
men sie anorganische Nährstoffe aus dem Boden
auf und geben sie in den Nahrungsketten weiter.
Dadurch haben Pflanzen einen hohen Nähr­
stoffgehalt und sind deshalb nicht nur für den
Menschen, sondern auch für andere Organismen
interessant: Wirbeltiere und Insekten verzehren
einen nennenswerten Anteil der Blattmasse in
einem Ökosystem.
Ebenfalls bedeutend ist der Einfluss von Mi­
kroorganismen, beispielsweise von Pilzen und
Bakterien, auf die Gesundheit und Produktivität
von Pflanzen . Vor allem sind es die meist mi­
kroskopisch kleinen Pilze, die sich im Verlauf
der Evolution zu wichtigen Pflanzenschädlingen
entwickelt haben. Für die Infektionskrankheiten
des Menschen dagegen sind hauptsächlich Bak­
terien verantwortlich.
Pilze, die Pflanzen krank machen, haben eine
große ökonomische Bedeutung, da sie in der
Land- und Forstwirtschaft sowie im Gartenbau
Schäden und Wachstumseinbußen an Pflanzen
auslösen können - man denke nur an den
Echten und den Falschen Mehltau, an Rost- und
Brandpilze oder den Grauschimmel. Auch in der
freien Natur können solche Schad pilze einen
erheblichen ökologischen Einfluss ausüben.
Damit ein Pilz eine Pflanze besiedeln kann ,
müssen mehrere Stadien durchlaufen werden. Als
erstes muss die Pilzspore auf der Pflanzenober-
fläche haften bleiben. Dann muss der Pilzkeimling
seine Wirtspflanze erkennen, um anschließend
Infektionsstrukturen ausbilden und in sein Opfer
eindringen zu können.
Bei diesen ersten Stadien einer Pilzinfektion
spielen die Eigenschaften der Pflanzenoberflächen
eine entscheidende Rolle. Die physikalische Natur
von Pflanzenoberflächen ist häufig dergestalt,
dass kleine Partikel und damit auch Pilzsporen
nur sehr schlecht anhaften können. Die erste Kon­
taktzone zwischen einer Pilzspore und der Pflanze
besteht aus einer dünnen Wachsschicht oder einer
Schicht von Wachskristallen, welche die Haut der
Pflanzen bedeckt. Es stellt sich darum die Frage,
ob diese Wachse bei der Infektion durch Pilze eine
Rolle spielen und wenn ja, welche.
Diese Frage bearbeiten wir im Rahmen des Son ­
derforschungsbereichs 567 "Mechanismen der
interspezifischen Interaktion von Organismen" .
Als Versuchspflanzen dienen Erbsen und Gerste.
Um den Einfluss unterschiedlicher Wachsmengen
und -zusammensetzungen herausarbeiten zu
können, verwenden wir verschiedene Sorten und
Mutanten. In umfangreichen Analysen werden
die chemische Zusammensetzung und die phy­
sikalische Struktur der unterschiedlichen Wachse
charakterisiert. Es zeigte sich dabei, dass bei
annähernd gleichem Aussehen der Pflanzen sich
vor allem die Menge und die chemische Zusam ­
mensetzung der Wachse auf der Pflanzenhaut
stark unterscheiden können.
Als pflanzenschädliche Pilze setzen wir den Erbsen­
und den Gerstenmehltau ein. Unter dem Mikroskop
lassen sich die einzelnen Phasen der Infektion
eines Erbsen- oder Gerstenblatts Schritt für Schritt
verfolgen und zahlenmäßig erfassen.
Insbesondere interessant sind die Entstehung
des ersten Keimschlauchs, der aus der Pilzspore
austritt, und die Ausbildung einer Infektions­
struktur, die Appressorium genannt wird. Beide
Vorgänge haben wir auf den Blättern verschie ­
dener, sich in der Wachszusammensetzung und
-menge unterscheidender Sorten und Mutanten