Kranke Pflanzen sind schwer zu heilen. Das Zusammenspiel von krankheitserregenden Bakterien und Pflanzen ist ein Thema, mit dem sich die Hallenser Arbeitsgruppe um die Pflanzengenetikerin Ulla Bonas seit Langem beschäftigt. Dabei konzentrieren sich die Wissenschaftler auf Xanthomonas-Bakterien, die vor allem Tomaten- und Paprikapflanzen befallen. Frühere Untersuchungen ergaben, dass diese Bakterien viele schädliche Proteine, sogenannte Effektoren, mithilfe einer molekularen Spritze in Pflanzenzellen einschleusen.

Proteincocktail fördert Vermehrung der Bakterien

„Dieser Proteincocktail schwächt die Abwehr der Pflanze und erlaubt es den Bakterien, sich ungehindert in den Pflanzen zu vermehren. Die Pflanzen altern schneller, werfen ihre Blätter ab und produzieren weniger Früchte", sagt Ulla Bonas von der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg. Nun haben die Wissenschaftler gemeinsam mit Forscherkollegen der Universität Bonn, der Universität Freiburg und des Leibniz-Instituts für Pflanzenbiochemie (IPB) in Halle eines dieser schädlichen Proteine auf ihre Wirkweise genauer unter die Lupe genommen. Dabei handelt es sich um das Protein XopH.

HopH-Eiweiß attackiert zentralen Nähstoffspeicher

Wie die Forscher im Fachjournal „Nature Communications“ berichten, greift das schädigende Eiweiß gezielt einen der Hauptphosphorspeicher in den Pflanzenzellen an und zersetzt ihn. "Wenn XopH diesen Speicher zersetzt, nimmt es der Pflanze wahrscheinlich nicht nur die Nährstoffe weg, es bereitet diese gleichzeitig für die schädlichen Bakterien auf", erklärt Bonas. Die Forscher vermuten, das HopH dabei die Abwehrkräfte der Pflanze schwächt und deren Hormonhaushalt verändert. Ein Zeichen dafür ist, dass die Pflanzen nicht mehr so gut wachsen.

Pflanze stellt sich auf Bakterien-Befall ein

Einmal befallen, gewöhnt sich die Wirtspflanze offenbar an die Eindringlinge. Sie stellen sich auf den Befall durch die Xanthomonas-Bakterien ein und erkennen sogar, wie HopH die Pflanzenzellen manipuliert. "Wie das genau passiert, ist noch nicht geklärt. Die Folge ist aber immer die gleiche: Das mit den Pathogenen befallene Gewebe stirbt ab, um den infizierten Bereich abzuriegeln und so die weitere Verbreitung der Bakterien in der Pflanze einzudämmen", sagt Bonas.

Noch sind zwar viele Fragen zur Wirkweise von Bakterien und Pflanzen unbeantwortet. Denn XopH ist nur eines von mehr als 35 Effektor-Proteinen, die die Bakterien in die Pflanzen spritzen, um sie zu besiedeln. Mit der aktuellen Studie liefern die Forscher aber erstmals Antworten auf die entscheidenen Fragen, wie Bakterien Pflanzen schädigen und wie diese darauf reagieren.

bb