Die Waffen der Pflanzen

Wichtiger Sensor des pflanzlichen Immunsystems entdeckt

11. Juli 2007

Unmengen verschiedenster Mikroorganismen wie Pilze, Bakterien und Viren sammeln sich auf Tieren wie Pflanzen. Die meisten davon sind unschädlich, einige verursachen jedoch ernsthafte Krankheiten. Um sich gegen einen Angriff von Krankheitserregern zu schützen, haben Pflanzen auf der Oberfläche ihrer Zellen so genannte Muster-Erkennungs-Sensoren. Erkennen die Sensoren einen gefährlichen Angreifer, leiten sie sofort eine erste Immunreaktion ein - die so genannte basale Abwehr. Ein internationales Forscherteam aus Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Züchtungsforschung, der Universität Basel (Schweiz), dem Sainsbury Laboratorium in Norwich (UK) und der Universität Tübingen hat nun einen neuen Sensor entdeckt, der bei der pflanzlichen Abwehr gegen bakterielle Krankheitserreger eine entscheidende Rolle spielt (Nature Online-Veröffentlichung vom 11. Juli 2007)

Der FLS2-Sensor, hier mit dem grün-fluoreszierenden-Protein (GFP) markiert, befindet sich normalerweise in den Zellmembranen (zu sehen sind Zellen der Blattoberfläche). Nach Erkennung des Flagellins wird das Molekül in kleine zelluläre Transportbläschen, die Vesikel (kleine grüne Punkte) umgepackt. Diese Umverteilung des FLS2-Sensors ist in Pflanzen, denen der BAK1-Sensor fehlt, gestört und findet nicht mehr statt.

Pflanzen besitzen ein sehr komplexes und hoch entwickeltes Immunsystem, das Krankheitskeime schon beim ersten Kontakt erkennt. Die Pflanze hat sich auf ganz bestimmte Stoffe spezialisiert, die hauptsächlich in mikrobiellen Angreifern vorkommen. Ein Beispiel ist das Eiweiß Flagellin, Bestandteil unter anderem der "Schwimmhärchen" einiger Bakterien. Wird das Flagellin von den Muster-Erkennungs-Sensoren, die wie eine Art Breitband-Sensor fungieren, auf der Oberfläche der Pflanzenzelle erkannt, so leiten diese die Produktion von Abwehrstoffen durch die Pflanze ein. Bei der Modellpflanze Arabidopsis wird dieser Flagellin-Sensor FLS2 genannt.

Bei ihren Experimenten erkannten die Pflanzenforscher, dass nicht nur der FLS2-Sensor die Verteidigung der Pflanze auslöst, sondern dass ein weiterer Sensor daran beteiligt ist: der so genannten BAK1-Sensor. Dieser war bisher nur aus der pflanzlichen Entwicklung bekannt. Schaltet man BAK1 in der Pflanze aus, wird sie gegenüber Krankheitserregern blind - diese können nun die erste Hürde des Pflanzenimmunsystems unerkannt überwinden. Das Phänomen war bereits von FLS2-Mutanten bekannt.

Außerdem konnten die Forscher zeigen, dass FLS2 und BAK1 miteinander interagieren - jedoch erst nachdem die Pflanze mit dem Bakterienbaustein Flagellin in Kontakt gekommen ist. " Somit spielt BAK1 nicht nur bei der pflanzlichen Entwicklung eine sehr wichtige Rolle, sondern es trägt auch entscheidend für die pflanzliche Abwehr gegen bakterielle Pathogene bei ", unterstreicht Silke Robatzek die Bedeutung der Entdeckung für die weitere Erforschung des pflanzlichen Immunsystems.

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