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:
Beteiligte Wissenschaftler:
Hans-Joachim Peter