Einen Beitrag zur Steigerung der landwirtschaftlichen Produktion von Getreide und anderen Nahrungspflanzen könnten nachhaltige, biologische Methoden leisten. Das Bakterium Photorhabdus luminescens hat diesbezüglich Potenzial.
Dass das Bakterium als Bioinsektizid gegen eine breite Palette von Insekten wirkt, ist nichts neues. Wissenschaftler der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) haben nun nachgewiesen, dass P. luminescens auch gegen Pilzerkrankungen von Pflanzen schützt. Hierfür ist eine zweite Lebensform des Bakteriums verantwortlich. Diese Variante setzt sich zunächst auf das Pilzmycel und zerstört es dann durch den Abbau von Chitin, einem Hauptbestandteil der Zellwand von Pilzen. Die Forschungsergebnisse könnten in Zukunft vor allem für den Getreidebau von Bedeutung sein. „Wir sehen hier eine gute Chance, um mithilfe dieser Bakterien den Ackerbau umweltverträglicher und nachhaltiger zu gestalten“, sagt Prof. Dr. Ralf Heermann von der JGU.
Das Bakterium Photorhabdus luminescens lebt in Symbiose mit kleinen Fadenwürmern, die in die Insektenlarven eindringen und dort die Bakterien freisetzen. Die Bakterien bilden dann zum einen zahlreiche Giftstoffe, die zum Tod der Insektenlarven führen, produzieren aber außerdem ein Enzym namens Luziferase, das die Larven zum Leuchten bringt – daher auch „leuchtender Tod“ genannt. Vor rund zwei Jahren hatte nun die Arbeitsgruppe von Ralf Heermann entdeckt, dass P. luminescens in einer weiteren Lebensform auftritt, die zwar keine Symbiose mit Fadenwürmern eingehen kann, aber auch allein im Boden überlebensfähig ist. Diese Sekundärform ist mit der ersten Lebensform genetisch identisch, es fehlen ihr jedoch gewisse Ausprägungen wie zum Beispiel die Fähigkeit zur Biolumineszenz. Allerdings, so die neuen Erkenntnisse, kann die zweite Lebensform außerordentlich effektiv gegen eine Pilzerkrankung vorgehen. Am Beispiel von Fleischtomaten zeigten die Mikrobiologen um Heermann, wie der Befall mit dem pathogenen Pilz Fusarium graminearum gestoppt wird, indem die Bakterien das Pilzgeflecht kolonisieren und Chitin abbauen.
„Außerdem konnten wir zeigen, dass die zweite Lebensform der Bakterien speziell die Hyphen der Pilze kolonisiert. Damit wird einer der ersten Mechanismen in Gang gesetzt, um die Pflanzen vor Krankheitserregern zu schützen“, sagt Dr. Nazzareno Dominelli aus der Arbeitsgruppe von Heermann und Erstautor der jetzt veröffentlichten Studie. „Wir können mit unseren Erkenntnissen ein neues Anwendungsgebiet von P. luminescens aufzeigen, und zwar als ein Organismus, der das Pflanzenwachstum fördert und die Pflanzen vor Pilzbefall schützt.“
Das Team wird sich in Zukunft weiter mit den vielversprechenden Möglichkeiten befassen, die P. luminescens für den biologischen Pflanzenschutz leisten kann. Erste Hinweise sollen darauf hindeuten, dass auch die zweite, freie Lebensform, die von sich aus aktiv die Pflanzenwurzeln aufsucht, noch weitere biotechnologische Chancen für die Landwirtschaft bietet.
- Bildquellen -
- Mikrobiologie Photorhabdus Chitin: Nazzareno Dominelli / JGU
