Forschungsbericht 1995-96
	Institut für Biochemie und Biotechnologie der Pflanzen Hindenburgplatz 55 48149 Münster Tel. (0251) 83 - 2 47 91 Fax (0251) 83 - 2 83 71 Geschf. Direktor: Prof. Dr. W. Barz

Forschungsschwerpunkte 1995 - 1996 Fachbereich 18 - Biologie Institut für Biochemie und Biotechnologie der Pflanzen Arbeitsbereich Prof. Dr. B. Moerschbacher

Invertase als Schalter der Umsteuerung des Primärmetabolismus in rostinfiziertem Weizen.

Biotrophe Pathogene wie die Rostpilze sind für ihr Wachstum und ihre Entwicklung auf lebendes Wirtsgewebe angewiesen. Im Gegensatz zu nekrotrophen Pathogenen, die das Pflanzengewebe vor oder während der Besiedlung abtöten, können sie sich also nicht von der Substanz des Wirtsgewebes ernähren sondern sind auf seine Produktion, d.h. auf die photosynthetisch erzeugten Assimilate, angewiesen. Diese werden im gesunden Blatt zum größten Teil über das Phloem exportiert, das Blatt wirkt als "Source". Ein infizierter Bereich des Blattes dagegen muß zumindest lokal als "Sink" wirken, d.h. in diesem Bereich produzierte Assimilate dürfen nicht exportiert, u.U. müssen sogar Assimilate aus benachbarten Bereichen importiert werden. Der Rostpilz muß also eine metabolische Umsteuerung des Pflanzengewebes erreichen, ohne dieses dabei soweit zu stören, daß Seneszenz- oder Resistenzreaktionen auftreten.

Wir haben im Detail die Änderungen der Photosynthese (Verminderung der Photosyntheseaktivität durch Chlorophyllabbau und durch Reduktion der Aktivität des Cytochrom-Komplexes der photosynthetischen Elektronentransportkette), der Assimilate (starker Rückgang der Saccharosekonzentration bei nur geringen Änderungen der Glukose- und Fruktosekonzentrationen), der Atmung (Erhöhung der Atmungsaktivität, überwiegend über den Cytochromweg der respiratorischen Elektronentransportkette bei gleichzeitig erhöhter Aktivität von Glykolyse und oxidativem Pentosephosphatzyklus) und des Phloemexportes (fast vollständige Reduktion) in stark rostinfizierten, voll anfälligen Weizenpflanzen untersucht. Sämtliche beobachteten Veränderungen lassen sich erklären, wenn als gemeinsame Ursache die starke Produktion einer pilzlichen Invertase postuliert wird.

Tatsächlich konnten wir eine drastisch erhöhte Aktivität dieses Enzyms messen. Wir haben die Invertase isoliert und poly- und monoklonale Antikörper gegen sie hergestellt. Sowohl die biochemischen als auch die immunologischen Daten sprechen für eine pilzliche Herkunft des Enzyms. Immunocytochemisch konnten wir die Invertase in den Zellwänden der interzellulären Hyphen des Rostpilzes im Weizenblatt lokalisieren.

Ziel des Projektes ist langfristig die Identifizierung kritischer Parameter für eine erfolgreiche Pilzetablierung und -vermehrung, die als potentielle Angriffspunkte für die Erzeugung neuartiger Resistenzmechanismen von Nutzpflanzen genutzt werden sollen.

Drittmittelgeber:

Deutsche Forschungsgemeinschaft

Beteiligte Wissenschaftler:

Prof. Dr. B. Moerschbacher (Leiter), Dr. G. Hanselle, C. Graß, Dr. D. Heisterüber, Dr. M. Junghanns, Dr. G. Schmittmann, Dr. N. Streuter, Dr. R. Fischer (Technische Hochschule Aachen), Prof. Dr. H. Lörz (Universität Hamburg), Prof. Dr. K. Roberts (John Innes Institute, Norwich, England), Prof. Dr. H. Lambers (University of Wagenigen, Holland)