Fremdes Gen stärkt Immunabwehr von Nutzpflanzen

Norwich (Großbritannien) - Eine Möglichkeit, den Ertrag von Nutzpflanzen zu steigern, besteht darin, ihre Anfälligkeit für Krankheiten zu verringern. Das gelang britischen Forschern jetzt auf ungewöhnliche Weise. Sie übertrugen ein Gen der Ackerschmalwand, einem Kreuzblütler, in das Erbgut zweier Pflanzen aus der Familie der Nachtschattengewächse. Das neue Gen bewirkte, dass die Pflanzen ein bestimmtes Protein, einen so genannten Muster erkennenden Rezeptor, bilden konnten. Dieser reagiert auf ein breites Spektrum bakterieller Krankheitserreger, indem er Abwehrreaktionen auslöst. Genetisch so veränderte Tomatenpflanzen und eine mit dem Tabak verwandte Pflanzenart waren deutlich widerstandsfähiger gegen Infektionen mit verschiedenen Bakterienarten. Die Übertragung mehrerer solcher Resistenzgene könnte die Krankheitsanfälligkeit noch weiter verringern, schreiben die Wissenschaftler im Fachjournal "Nature Biotechnology".

"Die Stärke dieser Resistenz beruht darauf, dass sie aus einer anderen Pflanzenfamilie stammt, an die sich der Erreger noch nicht anpassen konnte. Eine derartige Resistenzübertragung über die Grenzen von Pflanzenarten hinweg ist durch traditionelle Züchtung nicht möglich", sagt Cyril Zipfel vom Sainsbury Laboratory in Norwich. Er und seine Kollegen übertrugen ein Gen der Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) in das Erbgut der Tomate und der mit dem Tabak verwandten Pflanze Nicotiana benthaminia. Das Gen trägt die Information für den Rezeptor EFR, der bei Kontakt mit einem bakteriellen Protein, dem Elongationsfaktor Tu, die Immunabwehr aktiviert. Der Elongationsfaktor Tu ist ein auch für Erreger von Pflanzenkrankheiten lebensnotwendiges Protein.

Unter Laborbedingungen wurden die gentechnisch veränderten Pflanzen mit unterschiedlichen Krankheitserregern infiziert. Sie erwiesen sich im Vergleich zu nicht veränderten Kontrollpflanzen als deutlich widerstandsfähiger. So waren die Tomatenpflanzen resistent gegen den Erreger der Tomaten-Welke Ralstonia solanacearum. N. benthaminia war in der Lage, die Vermehrung von Pseudomonas syryngae und Agrobacterium tumefaciens zu hemmen. Da die Bakterien Merkmale, auf die Muster erkennende Rezeptoren reagieren, durch Mutationen nicht einfach verändern können, ohne ihre Lebensfähigkeit zu beeinträchtigen, sind schnelle Anpassungen der Erreger nicht zu erwarten. Die Forscher arbeiten bereits daran, auch die Resistenz anderer Nutzpflanzen wie Kartoffel, Apfelbaum und Banane durch ihre Methode zu verstärken.