Eine kürzlich durchgeführte Studie des Forschungsteams um Hai-Lei Wei an der Chinesischen Akademie der Agrarwissenschaften hat neue Erkenntnisse über die Biosynthese und Modulation der pflanzlichen Immunität enthüllt. Die Studie konzentriert sich auf ein neues zyklisches Lipopeptid namens Medpeptin, das von Pseudomonas mediterranea produziert wird.

Zyklische Lipopeptide (CLPs) sind multifunktionale sekundäre Stoffwechselprodukte, die von verschiedenen Bakterien produziert werden und als Schlüsselauslöser der pflanzlichen Immunität identifiziert wurden. Jedoch war es bisher schwierig, die Mechanismen, die den Interaktionen zwischen CLPs und Pflanzen zugrunde liegen, zu beschreiben. Die Studie konzentriert sich auf Medpeptin, ein 22-aminoacidisches CLP, das von einer Gruppe nicht-ribosomaler Peptidsynthetase-Gene (NRPS) synthetisiert und von einem bakteriellen Konzentrationserkennungssystem reguliert wird.

Im Gegensatz zu anderen CLPs zeigt Medpeptin keine antimikrobielle Aktivität. Stattdessen induziert es die Immunität gegen pflanzlichen Zelltod und verleiht Resistenz gegen bakterielle Infektionen. Durch eine vergleichende Analyse von Transkriptomen und virusinduzierter Gensilenzierung (VIGS) identifizierte das Forschungsteam spezifische Kandidaten der Immunsignalgebung, die an der Wahrnehmung von Medpeptin in Nicotiana benthamiana, einer Modellpflanzenart, beteiligt sind.

Die Studie betont die entscheidende Rolle eines leucinreichen Wiederholungsproteins in der Zellwand (NbLRX3) und einer rezeptorähnlichen Proteinkinase (NbRLK25) bei der Vermittlung von durch Medpeptin induziertem Zelltod und Resistenz gegen Pathogeninfektionen. Die Unterdrückung dieser Proteine beeinträchtigte die Immunantwort und unterstreicht ihre Bedeutung in den von Medpeptin induzierten Abwehrmechanismen.

Diese Forschung liefert wertvolle Erkenntnisse über nicht-kanonische CLP-Erkennungsmechanismen und deren Auswirkungen auf die Pflanzenimmunität. Die Identifizierung von Medpeptin und seine einzigartige Wirkungsweise eröffnen neue Möglichkeiten zur Entwicklung innovativer biotechnologischer Anwendungen zur Verbesserung des Schutzes vor pflanzlichen Krankheiten und zur Steigerung der Ernteerträge.

Das Verständnis der komplexen Wechselwirkungen zwischen CLPs und Pflanzen eröffnet neue Möglichkeiten zur Entwicklung effektiver Strategien zur Steigerung der Widerstandsfähigkeit von Pflanzen gegen Krankheiten. Diese Entdeckungen haben bedeutende Auswirkungen auf die Landwirtschaft und können zur Entwicklung nachhaltiger und umweltfreundlicher Krankheitsbekämpfungsmethoden führen. Die Nutzung der Kraft von Medpeptin und anderen CLPs könnte die Strategien zum Schutz von Pflanzen revolutionieren, indem sie die Abhängigkeit von traditionellen chemischen Pestiziden verringert und gesündere und widerstandsfähigere Ernten fördert.

Quelle: Engineering Post

Definitionen:
– Zyklische Lipopeptide (CLP): multifunktionale sekundäre Stoffwechselprodukte, die von Bakterien produziert werden und eine Schlüsselrolle in der pflanzlichen Immunität spielen.
– Nicht-ribosomale Peptidsynthetase (NRPS): enzymesystem, das Peptide in Mikroorganismen synthetisiert.