Wissenschaftler haben ein Bakterium gefunden, das Reis vor Krankheiten schützt

Das Problem des Reisanbaus

Reis ist das Grundnahrungsmittel für etwa die Hälfte der Weltbevölkerung.

Der Reisanbau erfordert viel Wasser undLaut der deutschen Welthungerhilfe werden etwa 15 % des Reises in Gebieten angebaut, in denen ein hohes Dürrerisiko besteht. Damit wird die globale Erwärmung für den Reisanbau zu einem immer gravierenderen Problem, das zunehmend zu Ernteausfällen und Nahrungsmittelkrisen führt.

Durch Pflanzenpathogene verursachte Ernteausfälle kommen immer noch vordie Situation weiter verschärfen. Dem versucht die Landwirtschaft mit Hilfe von Pestiziden entgegenzuwirken. Der Anbau krankheitserregerresistenter Pflanzen stellt die einzige Alternative zu diesen umweltschädlichen Mitteln dar und ist derzeit nur mäßig erfolgreich. Wenn Pflanzen jedoch durch Selektion gegen einen Krankheitserreger resistent werden, sind sie in der Regel anfälliger für andere Krankheitserreger oder weniger resistent gegen ungünstige Umweltbedingungen.

Wie lösen Wissenschaftler das Problem?

Aus diesem Grund internationale ForschungDas Team, zu dem auch das Institut für Umweltbiotechnologie der Technischen Universität Graz (TU Graz) gehört, untersucht seit einiger Zeit das Samenmikrobiom von Reispflanzen, um einen Zusammenhang zwischen der Pflanzengesundheit und dem Vorkommen bestimmter Krankheiten herzustellen Mikroorganismen. Wissenschaftlern ist kürzlich ein großer Durchbruch gelungen. Sie fanden in Samen ein Bakterium, das zu einer vollständigen Resistenz gegen einen bestimmten Krankheitserreger führen kann und auf natürliche Weise von einer Pflanzengeneration zur nächsten übertragen wird. Ergebnisse in einer wissenschaftlichen Zeitschrift veröffentlichtNaturpflanzen,eine neue Grundlage für die Entwicklung biologischer Pflanzenschutzmittel und eine weitere Reduzierung schädlicher Biotoxine schaffen, die von Pflanzenpathogenen produziert werden.

Reismikrobiom

Im traditionellen ReisanbauIn der chinesischen Provinz Zhejiang wurde beobachtet, dass ein Genotyp von Reispflanzen (Sorte Zhongzao39) manchmal eine Resistenz gegen den Pflanzenpathogen Burkholderia plantarii entwickelt. Dieser Erreger verursacht Ernteausfälle und produziert außerdem ein Biotoxin, das bei chronisch exponierten Menschen und Tieren Organschäden und Tumore verursachen kann. „Bisher war es unmöglich, die sporadische Resistenz von Reispflanzen gegen diesen Erreger zu erklären“, sagt Tomislav Cernava von der TU Graz. Gemeinsam mit der Institutsleiterin Gabriele Berg und seinem Institutskollegen Peter Kusstatscher untersuchte Chernava im Rahmen einer Zusammenarbeit mit der Zhejiang-Universität (Hangzhou) und der Nanjing Agricultural University im Detail das Mikrobiom von Reissamen aus verschiedenen Anbaugebieten China und insbesondere auch die japanische Hokkaido-Universität in Sapporo.

Bakterienzusammensetzung als entscheidender Faktor

Wissenschaftler haben herausgefunden, dass Pflanzen resistent sindeine andere Bakterienzusammensetzung in den Samen als Pflanzen, die anfällig für Krankheiten sind. Insbesondere Bakterien der Gattung Sphingomonas kamen in resistenten Samen deutlich häufiger vor. Deshalb isolierten die Forscher Bakterien dieser Gattung aus den Samen und identifizierten das Bakterium Sphingomonas melonis als den Erreger, der für die Krankheitsresistenz verantwortlich ist. Das Bakterium produziert eine organische Säure (Anthranilsäure), die die Wirkung des Erregers unterdrückt und ihn dadurch unschädlich macht. „Es funktioniert auch, wenn man isolierte Sphingomonas melonis auf nicht resistente Reispflanzen ausbringt. Dadurch werden sie automatisch resistent gegen den Pflanzenpathogen Burkholderia plantarii“, erklärt Tomislav Cernava.

Zudem wird das Bakterium fixiertin bestimmten Reisgenotypen und wird dann auf natürliche Weise von einer Pflanzengeneration zur nächsten übertragen. „Das Potenzial dieser Entdeckung ist enorm. Mit dieser Strategie können wir künftig den Einsatz von Pestiziden in der Landwirtschaft reduzieren und gleichzeitig gute Ernten erzielen“, sagt Chernava.

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