Pakt nach Bedarf: Ackerschmalwand geht bei Phosphatmangel Verbindung mit Pilz ein

09.08.2016 Forschung & Technik

Zusammenarbeit zu beider Nutzen

„Ich lasse dich bei mir ins Haus und geb dir zu essen und du öffnest mir dafür die Tür zu einem anderen Büfett“, so könnte man die Zusammenarbeit der Ackerschmalwand, Arabidopsis thaliana, mit dem Pilz Colletotrichum tofieldiae beschreiben. Unter Leitung des Max-Planck-Instituts für Pflanzenzüchtungsforschung in Köln haben Forscher aus Deutschland, Frankreich, Japan und Spanien herausgefunden, dass der Pilz der Pflanze hilft, an für sie verwertbares Phosphat heranzukommen und im Gegenzug Produkte aus der Photosynthese erhält.

Phosphor gehört zu den Hauptnährstoffen für die Pflanze. Er ist unter anderem für den Energiehaushalt in der Pflanze, den Aufbau der DNA und für die Aktivierung von Proteinen wichtig. Bei knappem Angebot an Phosphaten lassen sich Pflanzen einiges einfallen, um ihre Ernährung zu sichern. Bei ihren Untersuchungen stellten die Wissenschaftler fest, dass viele Arabidopsis-Pflanzen an vier verschiedenen Standorten in Spanien eine Symbiose mit dem Pilz eingegangen waren. Im Gegensatz dazu konnten sie den Pilz in Arabidopsis-Pflanzen in Deutschland und Frankreich nicht nachweisen. Daraus schlossen sie, dass es den Pflanzen an diesem Standort in Spanien einen Vorteil bringen müsse, sich mit dem Pilz zu verbinden.

Der Pilz eröffnet der Pflanze den Zugang zu für sie verwertbarem Phosphat und erhält dafür Photosyntheseprodukte der Pflanze für seinen Stoffwechsel. Dies ist aber nicht überall der Fall, sondern nur an Standorten, an denen Phosphatmangel herrscht. Dort kann dann die Pflanze mit der Pilz-Unterstützung besser wachsen. Die Forscher untersuchten daraufhin, wie die Pflanze und der Pilz zusammenarbeiten. Ein wichtiger Prozess in der Pflanze ist die sogenannte „Phosphat Starvation Response“ (PSR), die über bestimmte Gene das Wachstum reguliert, sobald Phosphatmangel herrscht. Dieser Prozess wird von infizierten Pflanzen für die Kooperation mit dem Pilz herangezogen. Allerdings zeigten infizierte Pflanzen mit Mutationen im PSR-System eine verstärkte Besiedlung mit dem Pilz. Die Forscher schlossen daraus, dass es eine Kopplung zwischen der PSR und der Immunabwehr geben muss, die die Ausmaße der Besiedlung mit Colletotrichum regelt. Denn sobald die PSR behindert wird, gerät dieser Regelkreis offenbar aus dem Takt, sodass sich der Pilz verstärkt ausbreiten kann. Deswegen darf der Pilz die Pflanze auch nur an Standorten mit Phosphatmangel besiedeln, während ihm an Standorten mit gut versorgten Böden die volle Immunabwehr der Pflanze entgegenschlägt.

Quelle: pflanzenforschung.de