Die aktuelle Forschung an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) eröffnet neue Perspektiven in der Biologie von Pflanzenpathogenen. Ana Cristina Barragán, die während ihrer Postdoc-Tätigkeit im Sainsbury Laboratory in Norwich arbeitete, hat herausgefunden, dass der Pilz Magnaporthe oryzae Chromosomen von verwandten Wildgraspilzen empfangen kann. Dieser Prozess, bekannt als horizontaler Chromosomentransfer, führt zu einer erhöhten Schädlichkeit von M. oryzae, einem bedeutenden Schädling für Nutzpflanzen. Laut uni-kiel.de verändert dieser Nachweis die bisherigen Ansichten zur Anpassungsfähigkeit der pflanzenschädlichen Pilze erheblich.
Horizontaler Gentransfer, wie dieser Vorgang auch genannt wird, bezieht sich auf die Weitergabe genetischer Informationen zwischen bereits existierenden Organismen, und stellt damit einen anderen Mechanismus des genetischen Austauschs dar als die vertikale Übertragung von Eltern auf Nachkommen. Diese Art des Transfers ist besonders gut bei Bakterien untersucht, wird jedoch bei Pilzen erst zunehmend erforscht. Barragán betont, dass die gewonnenen Erkenntnisse aus ihrer Forschung dazu beitragen werden, ein besseres Verständnis für die Evolution von Pflanzenkrankheiten zu entwickeln.
Forschungsansätze und -fragen
Die Emmy Noether-Gruppe von Barragán wird transdisziplinär arbeiten und dabei Ansätze aus Molekulargenetik, Chromatinbiologie, Pflanzenpathologie, Genomik und Evolutionsbiologie vereinen. Eine der wesentlichen Forschungsfragen wird sich mit der Rolle der übertragenen Chromosomen in der evolutionären Anpassung und der Pathogenität von M. oryzae befassen. Weitere Themen sind die molekularen Mechanismen des Chromosomentransfers zwischen artfremden Pilzen sowie die langfristigen Auswirkungen des horizontalen Gentransfers auf die Evolution von Pflanzenkrankheiten.
Ziel ist es, tiefere Einblicke in die Plastizität des Pilzgenoms und dessen Anpassungsfähigkeit zu gewinnen. Diese Erkenntnisse sollen dazu genutzt werden, neue Strategien für den Pflanzenschutz und die Verbesserung der Widerstandsfähigkeit von Nutzpflanzen zu entwickeln. Barragán wird hierbei eng mit Remco Stam, Professor für Phytopathologie an der CAU, zusammenarbeiten. Das Emmy Noether-Programm ist darauf ausgerichtet, Nachwuchsforschende zu unterstützen und ihnen beim Aufbau eines eigenen Forschungsprofils zu helfen.
Neue Entdeckungen im Bereich der Pflanzenpathologie
In einer kürzlich veröffentlichten Studie, die in der Fachzeitschrift Molecular Biology and Evolution erschien, wurden zusätzlich genetische Mechanismen untersucht, die Klonlinien von Pflanzenpathogenen betreffen. Diese Arbeit zeigt, dass M. oryzae, auch bekannt unter dem Synonym Pyricularia oryzae, in der Lage ist, horizontal Mini-Chromosomen zu übertragen. Ein Beispiel dafür ist ein 1,2 Mb großes, horizontal übertragenes Mini-Chromosom, das zwischen Reis-isolaten und indischem Gänsefuß (Eleusine indica) verbreitet ist. Übertragungsereignisse des Mini-Chromosoms wurden in den letzten 300 Jahren mindestens neunmal dokumentiert (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov).
Diese Ergebnisse untermauern die Hypothese, dass Blastpilzpopulationen, die wilde Gräser infizieren, als genetische Reservoirs für die Evolution von epidemischen Klonlinien, die Nutzpflanzen befallen, fungieren. Diese Entdeckungen zeigen, wie wichtig der horizontale Austausch genetischer Informationen in der Anpassung und Evolution von Pflanzenpathogenen ist.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Forschung von Barragán und ihrem Team einen entscheidenden Beitrag zur Erweiterung des Verständnisses über horizontale Genübertragungen leistet. Besonders hervorzuheben ist, dass diese Prozesse weit verbreitet in der Natur sind und alle lebenden Organismen betreffen, einschließlich Pflanzen. Angesichts der Fortschritte in der Next-Generation-Sequenzierung, wie beispielsweise dokumentiert in pmc.ncbi.nlm.nih.gov, bieten sich neue Ansätze zur Untersuchung von horizontalem Gentransfer und dessen biologischen Auswirkungen.
