Durch die Erderwärmung haben Kulturpflanzen wie die Gerste nicht nur mit zunehmender Trockenheit, sondern auch mit dem Befall durch Pilze zu kämpfen, die sich bei Wärme besonders gut vermehren. Pflanzen besitzen jedoch eine Art Immunsystem aus vielen verschiedenen Wirkstoffen, um sich gegen solche Krankheitserreger zu wehren. Wie dieses Abwehrsystem bei der Gerste aussieht, und wo seine Grenzen liegen, haben Forschende des Leibniz-Instituts für Pflanzenbiochemie (IPB) in Halle (Saale) und der Universität Köln genauer untersucht.

Das Immunsystem der Pflanzen

Durch Studien an Kulturpflanzen weiß man: Pflanzen sind Krankheitserregern wie Pilzen nicht schutzlos ausgeliefert, sondern wehren sich gegen die Eindringlinge mit einem Cocktail aus verschiedenen Wirkstoffen, die den Wuchs und die Vermehrung der Erreger im Zaum halten. Die pflanzlichen Abwehrstoffe dieses Immunsystems werden als Phytoalexine bezeichnet, deren Zusammensetzung in jeder Pflanzenart einzigartig ist. Welche Stoffgruppen in den verschiedenen Kulturpflanzen eine Rolle spielen und was genau sie bei den Krankheitserregern bewirken, ist jedoch noch nicht umfassend geklärt. 

Das Forschungsteam fand nun in seiner Studie an Gerstenpflanzen (Hordeum vulgare) heraus, dass die Gerste in ihrer Wurzel eine Sorte von Phytoalexinen produziert, die gegen ein sehr breites Spektrum an Pilzen wirkt. Diese neu entdeckte Stoffgruppe tauften die Forschenden, abgeleitet vom lateinischen Namen der Gerste, Hordedane. Insgesamt 17 verschiedene Hordedane konnten sie in der Gerste nachweisen. Darüber hinaus gelang es ihnen, den Stoffwechselweg zu entschlüsseln, auf welchem diese entstehen. Die Ergebnisse ihrer Studie veröffentlichten die Forschenden kürzlich in Molecular Plant.

Kein hundertprozentiger Schutz 

In ihrer Studie waren die Forschenden jedoch überraschend auf eine Ausnahme gestoßen: Bipolaris sorokiniana, ein Erreger von Wurzelfäule. Der Pilz zeigte sich in seinem Wachstum nicht nur unbeeindruckt von den Hordedanen, sondern er wuchs sogar besser in Anwesenheit dieser ursprünglich zu seiner Vertreibung produzierten Phytoalexine. 

Bipolaris, der vor allem in warmen Gebieten weit verbreitet ist, aber allmählich in Richtung Norden wandert, nutzt demnach die Hordedane zu seinem eigenen Vorteil. Der Studie zufolge verwandelt der Pilz die pflanzlichen Abwehrstoffe in pilzeigene Strukturen und bewirkt mit deren Hilfe, die vom Pilz befallenen Wurzelzellen der Gerste länger am Leben zu halten. So hat der Pilz mehr Zeit, zu wachsen und sich zu stärken, bevor er durch Sporenbildung weitere Pflanzen befällt. Wie genau Bipolaris diesen Trick bewerkstelligt, ist noch weitgehend unklar.

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