In vielen Ländern der Erde ist Reis das Hauptnahrungsmittel. Kleinbauern, vor allem in Südasien und Afrika, leben vom Anbau der wichtigen Nahrungspflanze. Doch ihre Lebensgrundlage und Nahrungssicherheit ist durch die Pflanzenseuche Bakterienbrand bedroht. Dafür verantwortlich ist der Erreger Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo). Allein in Indien verursacht das Bakterium jedes Jahr Ernteverluste im Wert von etwa 3,6 Milliarden Dollar. Das internationale Forscherkonsortium Healthy Crops ist dem Ziel, die Pflanzenseuche auszurotten, nun einen entscheidenden Schritt nähergekommen.

Im Fachjournal Nature Biotechnology stellen die Wissenschaftler in gleich zwei Studien neue Werkzeuge für den Kampf gegen den bakteriellen Krankheitserreger vor. In der einen Studie präsentieren sie zwei populäre Reissorten, die resistent sind gegen verschiedene Erreger des Bakterienbrands. In der anderen zeigen sie ein Werkzeug, mit dessen Hilfe neue Ausprägungen des Erregers schnell diagnostiziert werden können.

Nährstoffversorgung des Erregers blockiert

Doch wie ist es den Forschern gelungen, den Reiserreger auszutricksen? „Wir verhindern, dass das Xoo-Bakterium Nährstoffe von der Pflanze rauben kann, um sich zu vermehren“, erklärt Bing Yang von der University of Missouri. Frühere Untersuchungen haben offengelegt, wie sich die gefährlichen Bakterien Zugang zur Nährstoffkammer der Reispflanze verschaffen, die sie zur Vermehrung brauchen. Demnach schleusen die Xoo-Bakterien sogenannte TAL-Effektoren in die Reiszelle ein. Diese sind der Schlüssel für die pflanzliche Vorratskammer. Sie aktivieren die „SWEET-Gene“ der Reispflanze und setzten dadurch sogenannte SWEET-Promotoren in Gang, die wiederum Zucker aus der Reiszelle zu den Bakterien transportieren.

Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass einige Reissorten gegen bestimmte Stämme des Xoo-Erregers jedoch resistent sind. Den Forschern zufolge haben hier die Pflanzen ihr Schloss so geändert, dass der bakterielle Schlüssel zur Vorratskammer nicht mehr passt. Gleichzeitig stieß das Team aber auch auf Xoo-Bakterien, die sich an diese Veränderung angepasst haben und mit jeweils anderen Schlüsseln den Zugang attackieren.

Zwei neue resistente Reispflanzen vorgestellt

Wie das Team im Fachjournal Nature Biotechnology berichtet, konnten sechs verschiedene Angriffspunkte in den SWEET-Promotoren von drei verschiedenen SWEET-Genen nun identifiziert werden. „Mit diesem Wissen und den Werkzeugen, die wir entwickelt haben, können wir mindestens so schnell neue resistente Reissorten entwickeln wie die Bakterien neue Schlüssel“, sagt der Leiter des Konsortiums, Wolf Frommer, vom Institut für Molekulare Physiologie der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf.

Diagnose-Set zum Aufspüren der Krankheitserreger

Einschließlich des neu entwickelten Diagnose-Kits, das die Forscher in der zweiten Studie vorstellen, ist nun der Weg für den schnellen und zielgerichteten Einsatz neuer Resistenzen geebnet, um den Bakterienbrand bei Reis langfristig auszurotten. „Wir haben jetzt die Möglichkeit, das Bakterium auszutricksen, in dem wir ihm einen Schritt voraus sind“ , ergänzt Ricardo Oliva, Erstautor und Leiter des IRRI-Teams. Das „SWEETR-RESISTANCE KIT“ soll Reisbauern und Forschern schon bald in Asien und Afrika bereitgestellt werden.

Am Healthy-Crops-Konsortium sind neben der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf und der University of Missouri die University of Florida in den USA, das Tropenzentrum für Agrarforschung (CIAT) in Kolumbien, das Institut de Recherche pour le Développement (IRD) in Frankreich und das Internationale Institut für Reisforschung (IRRI) auf den Philippinen beteiligt. Die Forschung wurde unter anderem durch die Bill & Melinda Gates-Stiftung gefördert.

bb