Induzierte Resistenz bei Pflanzen

Induzierte Resistenz ist ein Abwehrsystem in Pflanzen, das es ihnen ermöglicht, Angriffen von Schädlingen wie Pilzen, Bakterien, Krankheitserregern oder Insekten zu widerstehen. Das Abwehrsystem reagiert auf den äußeren Angriff mit physiologischen Veränderungen, die durch die Erzeugung von Proteinen und Chemikalien ausgelöst werden, die zur Aktivierung des pflanzlichen Immunsystems führen.

Stellen Sie sich das genauso vor, wie Sie die Reaktion Ihres eigenen Immunsystems auf Angriffe, zum Beispiel von einem Erkältungsvirus, in Betracht ziehen würden. Der Körper reagiert auf die Anwesenheit eines Eindringlings durch verschiedene Mechanismen. Das Ergebnis ist jedoch dasselbe. Der Alarm wurde ausgelöst und das System verteidigt den Angriff.

Zwei Arten von induziertem Widerstand

Es gibt zwei Haupttypen von induziertem Widerstand: systemisch erworbener Widerstand (SAR) und induzierter systemischer Widerstand (ISR).

• Systemisch erworbener Widerstand tritt auf, wenn eine lokalisierte Wunde an der Pflanze erzeugt wird, die eine Nekrose verursacht. Die Resistenz wird angeregt, wenn an der Stelle, an der der Erreger in die Pflanze eingedrungen ist, eine Behandlung zur Auslösung der Resistenz angewendet wird. Die Behandlung kann in Form einer anderen Mikrobe oder als Chemikalie wie Salicylsäure erfolgen. (Eine interessante Tatsache: Salicylsäure wird auch zur Herstellung von Aspirin verwendet!) Die Behandlung löst eine systemische Reaktion in der Pflanze aus und die Immunantwort wird signalisiert. Es ist offensichtlich, dass dieser Prozess einige Zeit in Anspruch nimmt, abhängig von der Pflanzenart, den Umgebungsbedingungen und der Art des pathogenen Befalls.
• Induzierte systemische Resistenz tritt auf, wenn Pflanzenwurzeln von Rhizobakterien (PGPR) besiedelt werden, die das Pflanzenwachstum direkt und indirekt beeinflussen. Wenn die PGPR eine Veränderung in der Pflanze wahrnimmt, wird eine physiologische Reaktion über einen Weg ausgelöst, an dem (wieder!) Salicylsäure beteiligt ist. Die Chemikalien Jasmonat und Ethylen sind auch als Signalchemikalien beteiligt. Im Gegensatz zu SAR sind nekrotische Läsionen an der Pflanze nicht an der ISR beteiligt.

Beide Resistenzpfade führen zum gleichen Endergebnis - die Gene sind unterschiedlich, die Pfade sind unterschiedlich, die chemischen Signale sind unterschiedlich -, aber beide induzieren die Resistenz von Pflanzen gegen Schädlingsbefall. Obwohl die Wege nicht gleich sind, können sie synergetisch wirken, weshalb die wissenschaftliche Gemeinschaft Anfang der 2000er Jahre entschied, ISR und SAR als Synonyme zu betrachten.

Geschichte der induzierten Resistenzforschung

Das Phänomen der induzierten Resistenz ist seit vielen Jahren bekannt, wurde jedoch erst seit etwa Anfang der neunziger Jahre als gültige Methode für das Management von Pflanzenkrankheiten untersucht. Die prophetischste frühe Veröffentlichung über induzierten Widerstand wurde 1901 von Beauverie veröffentlicht. Betitelt "Essais d'immunization des vegetaux contre des Maladies cryptogamiques", oder" Testen der Immunisierung von Pflanzen gegen Pilzkrankheiten ", Beauveries Forschung umfasste das Hinzufügen eines schwach virulenten Pilzstamms Botrytis cinerea Begonienpflanzen und die Entdeckung, dass dies Resistenz gegen virulentere Stämme des Pilzes verlieh. Diese Forschung wurde von Chester im Jahr 1933 weiterverfolgt, der in seiner Veröffentlichung mit dem Titel "Das Problem der erworbenen physiologischen Immunität" das erste allgemeine Konzept von Pflanzenschutzsystemen skizzierte..

Der erste biochemische Beweis für eine induzierte Resistenz wurde jedoch in den 1960er Jahren gefunden. Joseph Kuc, der weithin als "Vater" der Forschung zu induzierten Resistenzen angesehen wird, hat zum ersten Mal die Induktion systemischer Resistenzen unter Verwendung des Aminosäurederivats Phenylalanin und dessen Auswirkung auf die Resistenz von Äpfeln gegen die Apfelschorfkrankheit nachgewiesen (Venturia inaequalis).

Neuere Arbeiten und Kommerzialisierung der Technologie

Obwohl das Vorhandensein und die Identifizierung mehrerer Pfade und chemischer Signale aufgeklärt wurden, sind sich die Wissenschaftler der Mechanismen, die für viele Pflanzenarten und viele ihrer Krankheiten oder Schädlinge gelten, noch nicht sicher. Zum Beispiel sind die Resistenzmechanismen für Pflanzenviren noch nicht gut verstanden.

Es gibt verschiedene Resistenzinduktoren - sogenannte Pflanzenaktivatoren - auf dem Markt. Actigard^TMV war die erste Resistenzinduktorchemikalie auf dem Markt in den USA. Es wird aus der Chemikalie Benzothiadiazol (BTH) hergestellt und ist für die Verwendung in vielen Kulturen zugelassen, darunter Knoblauch, Melonen und Tabak.

Ein anderes Produkt beinhaltet Proteine, die Harpinen genannt werden. Harpinen sind Proteine, die von Pflanzenpathogenen produziert werden. Pflanzen werden durch das Vorhandensein von Harpinen in einem Warnsystem ausgelöst, um Resistenzreaktionen zu aktivieren. Gegenwärtig vermarktet eine Firma namens Rx Green Solutions Harpinen als Produkt namens Axiom.

Wichtige Begriffe zu wissen

• Phytoalexine: antimikrobielle Proteine, die sich nach einer mikrobiellen Infektion in Pflanzenzellen ansammeln. Sie erscheinen nicht in gesunden Geweben; Sie entstehen erst nach einer Infektion oder Verletzung.
• Überempfindliche Reaktion: die schnelle Reaktion, die von einer Pflanze als Reaktion auf einen Krankheitserregerbefall ausgelöst wird.