Am 10. März 2025 stellen Forscher der Universität Münster unter der Leitung von Prof. Dr. Gundula Noll und Dr. Alexandra Furch von der Universität Jena spannende Erkenntnisse über die pflanzliche Immunantwort vor. Diese stellt einen natürlichen Schutzmechanismus dar, der analog zur Immunantwort bei Tieren funktioniert, jedoch über andere Mechanismen operiert. Pflanzen nutzen elektrische Signale zur Abwehr von Krankheitserregern und haben kein zirkulierendes Immunsystem wie Tiere.
Die aktuelle Forschung konzentriert sich darauf, wie Pflanzen mit verschiedenen Krankheitserregern umgehen. Bei der Erkennung eines Angreifers senden die Zellen chemische und elektrische Alarmsignale aus, die sich über das Phloem, normalerweise für den Nährstofftransport zuständig, ausbreiten. Pflanzen aktivieren dabei ihre Abwehrmechanismen, ohne ein Fieber zu entwickeln, was die Differenzierung zu tierischen Immunantworten unterstreicht.
Mechanismen der pflanzlichen Immunantwort
Die Mechanismen der pflanzlichen Abwehr können in zwei Hauptkategorien unterteilt werden: die Mustererkennungs-Immunität und die Effektorerkennungs-Immunität. Erstere erkennt Mikrobenmoleküle durch spezialisierte Rezeptoren in der Zellmembran, während letztere sich gegen Effektor-Moleküle wendet, die Pathogene möglicherweise zur Unterdrückung der Immunantwort einsetzen.
Ein zentraler Aspekt der pflanzlichen Immunreaktion ist die Bildung von elektrischen Impulsen, die durch Ionenkanäle in der Zellmembran ausgelöst werden. Diese aktivieren Kettenreaktionen, um elektrische Wellen zu erzeugen, die dann chemische Signale wie Kalzium-Ionen und reaktive Sauerstoffverbindungen aktivieren. Der Mechanismus wurde in Pflanzenarten wie der Acker-Schmalwand und der Ackerbohne nachgewiesen, was auf die evolutionäre Bewährtheit dieser Reaktion hinweist.
| Abwehrmechanismen | Beschreibung |
|---|---|
| Saponine | Schutz vor Pilzen durch Bindung an Sterole in deren Plasmamembran. |
| Hypersensitive Reaktion | Beschleunigter Zelltod um Infektionsstelle zur Nährstoffentziehung für das Pathogen. |
| Synthese von Lignin und Callose | Bildung physikalischer Barrieren gegen Eindringlinge. |
| Phytoalexine | Produkten wie Isoflavonen, die in Leguminosen vorkommen und die Abwehr stärken. |
Zusätzlich spielen SEOR-Proteine im Phloem eine Rolle in der Immunantwort. Interessanterweise zeigt die Forschung, dass Pflanzen nach einer pathogenbedingten Infektion eine systemisch erhöhte Resistenz aufweisen, auch in nicht befallenen Bereichen. Diese erhöhte Resistenz wird durch die Synthese von Salicylsäure gefördert, die ein Lipid produziert, das über das Phloem transportiert wird.
Das Verständnis dieser Prozesse ist entscheidend für nachhaltigen Pflanzenschutz. Ziel ist es, Pflanzensorten zu entwickeln, die sich selbst gegen neue Krankheitserreger verteidigen können. Forscher betonen, dass die Mechanismen der pflanzlichen Immunantwort vielfältig und komplex sind, was die Grundlagen für zukünftige Anwendungen in der Landwirtschaft bildet.
Die Erkenntnisse könnten dazu führen, dass neue Technologien zur Manipulation der pflanzlichen Immunreaktionen entwickelt werden, um die Widerstandsfähigkeit von Kulturpflanzen zu erhöhen. Die Originalveröffentlichung der Studie erschien in der Fachzeitschrift Science Advances.
Für detaillierte Informationen zur pflanzlichen Immunantwort und deren Mechanismen, siehe Wikipedia und Pflanzenforschung.
