Forschungsbericht 1997-98 | |
Institut für Biochemie und Biotechnologie der Pflanzen
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Forschungsschwerpunkte 1997 - 1998
Fachbereich 18 - Biologie Institut für Biochemie und Biotechnologie der Pflanzen Arbeitsbereich Prof. B. M. Moerschbacher | ||||
Das CUTIN Projekt
Eine formidable Barriere für die Kolonisation eines pflanzlichen Gewebes durch ein
pilzliches Pathogen stellt mit Sicherheit die Cuticula dar, die in einer fast
vollständig geschlossenen Schicht die oberirdischen Teile aller Landpflanzen
überzieht. Pathogene können diese Cuticula entweder durch die Sekretion von
Cutinasen oder durch physische Gewalt überwinden - oder sie können die Cuticula
umgehen, wenn es ihnen gelingt, die natürlichen Atemöffnungen der Pflanzen, die
Stomata, zum Eindringen in das Pflanzeninnere zu nutzen. Die Rostpilze haben
es in diesem Geschäft zu einer unübertroffenen Meisterschaft gebracht. Die
Keimschläuche ihrer Uredosporen heften sich an der Cuticula fest und nutzen das
Relief der Epidermiszellen aus, um sich auf der Blattoberfläche zu orientieren. Geleitet
durch den topographischen Reiz der durch die antiklinen Zellwände
hervorgerufenen „Täler" zwischen benachbarten Epidermiszellen wachsen sie gezielt auf
eine Spaltöffnung zu. Sobald die Keimschlauchspitze ein solche erreicht hat, stellt der
Keimschlauch sein Längenwachstum ein und beginnt mit der Bildung eines
Appressoriums. Von diesem ausgehend penetriert der Pilz die Spaltöffnung mit
einem dünnen Penetrationskeil und schwillt im Inneren der Atemhöhle
wieder zum substomatären Vesikel an. Dieses wächst seitlich mit
interzellulären Infektionshyphen aus, die beim Kontakt mit der Mittellamelle
einer der Spaltöffnung benachbarten Epidermiszelle an ihrer Spitze
Haustorienmutterzellen bilden. Erst nun beginnt die lokal eng begrenzte Lyse der
Wirtszellwand und die Bildung eines periplasmatischen Haustoriums im Raum
zwischen Zellwand und Plasmamembran der Wirtszelle. Es ist offensichtlich, daß diese
komplexen Serie der Differenzierung von Infektionsstrukturen, die ihresgleichen im
Pilzreich sucht, durch eine ebenso komplexe Kette von Signalen und ihrer Erkennung reguliert
sein muß. Zur Zeit beschäftigen wir uns mit den Signalen, die zur Erkennung des
Stomas, zur Beendigung des Spitzenwachstums und zur Bildung des Appressorium
führen. Wir konnten bereits zeigen, daß es sich dabei um eine Kombination von
topographischen, also physikalischen Reizen und chemischen Reizen, nämlich
bestimmten Komponenten des Epicuticularwachses und flüchtiger
Komponente, die über die Spaltöffnungen aus dem Blattinneren entweichen,
handelt. Die genaue chemische Charakterisierung dieser Komponenten und ihrer Perzeption
durch den pilzlichen Keimschlauch ist Gegenstand laufender Untersuchungen.
Drittmittelgeber:
Beteiligte Wissenschaftler:
Veröffentlichungen: |
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Hans-Joachim Peter