Wieder einmal ist es die Klimakrise, die die Pflanzenforschung auf den Plan ruft: Die Pilzkrankheit Esca verursacht im europäischen Weinanbau Millionenschäden. Das klingt für manchen Winzer vielleicht überraschend, ist doch Esca seit dem Mittelalter bekannt und nie ein großes Problem gewesen. Das hat sich jedoch verändert: „Aufgrund des Klimawandels trifft der Pilz nun auf viele geschwächte Pflanzen, die unter Klimastress leiden“, erläutert Alexandra Wolf vom Botanischen Institut des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT).

Signale zwischen Wirt und Krankheitserreger aufgeklärt

Im Forschungsprojekt DialogProTec haben die Beteiligten des KIT gemeinsam mit internationalen Partnerinstituten daher untersucht, wie es dem Pilz gelingt, das Immunsystem der Wirtspflanze zu umgehen und die Weinreben zu befallen. „In der Natur interagieren Organismen durch chemische Signale“, erklärt Wolf. „Es ist uns gelungen, einige der Signale zwischen Wirt und Krankheitserreger aufzuklären und sie zu manipulieren.“

Dazu arbeiteten die Fachleute zunächst mit einzelnen Pflanzenzellen und dem krankheitserregenden Einzeller. „Zellen von Pflanzen und Pilzen werden auf wenige Quadratzentimeter großen Chips so platziert, dass sie sich nicht berühren, aber chemisch über einen mikrofluidischen Strom miteinander interagieren können“, beschreibt Christian Metzger vom Botanischen Institut des KIT den Versuchsaufbau. Dabei hat das Team die Pflanzenzellen gentechnisch so verändert, dass sie signalisieren, wenn eine Substanz des Pilzes sie angreift: „Immer wenn ein chemisches Signal das Immunsystem aktiviert, können wir ein grünes Leuchten messen“, sagt Metzger.

Immunabwehr der Pflanze reaktiviert

Dabei stellte sich heraus, dass der Pilz Signalstoffe einsetzt, um die Immunantwort der Pflanze zu unterdrücken. Diese Signalstoffe bildet der Pilz immer dann, wenn er bestimmte Stresssignale der Pflanze wahrnimmt, die diese aufgrund seiner Anwesenheit aktiviert. Den Forschern ist es nun gelungen, Moleküle zu identifizieren, die die pflanzliche Immunabwehr reaktivieren. „Nutzt man sie für den Pflanzenschutz, kann die Pflanze den Pilz in vielen Fällen abwehren. Das kann man sich wie eine Impfung für Pflanzen vorstellen“, resümiert Nick.

In Kürze wollen die Forschenden die Methode in der Anbaupraxis erproben. Dann könnte der Ansatz eine umweltverträgliche Alternative zu chemischen Pflanzenschutzmitteln darstellen.

bl