Nutzpflanzen haben einen hohen Nährwert. Das macht sie für uns Menschen essenziell – und auch attraktiv für schädliche Mikroorganismen. Die meisten Pathogene können nur bestimmte Pflanzen befallen. Wie pflanzenpathogene Pilze im Boden ihre Wirtspflanze finden, wird seit Jahren erforscht. Bisher galt, dass die Wirtspflanzen die Sporen der Pilze durch die Abgabe von Zucker, Aminosäuren und anderen Verbindungen aus ihren Wurzeln spezifisch zur Keimung anregen und so ihren Befall auslösen.
Forschende der Universität Göttingen haben nun widerlegt, dass die sogenannten Wurzelexsudate die primären Auslöser der Sporenkeimung und damit der Wurzelinfektion sind. Stattdessen wird die Aktivität der Sporen durch eine Kombination verschiedener Faktoren gesteuert. Dabei spielt die Gemeinschaft der Bakterien im Boden eine wichtige Rolle. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift PLOS Pathogens erschienen.
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Abteilung Pflanzenpathologie und Pflanzenschutz untersuchten, ob Wurzelexsudate von Wirtspflanzen und Nicht-Wirtspflanzen unter sterilen Bedingungen ruhende Sporen des niederen Pilzes Plasmodiophora brassicae zur Keimung anregen. „Der Pilz befällt Rapspflanzen und löst Wucherungen an den Wurzeln aus“, beschreibt Yao Wang, Erstautorin der Studie. „Die Krankheit ist als Kohlhernie auch bei Kohl bekannt. Sie tritt in fast allen Rapsanbaugebieten weltweit auf, verursacht erhebliche Ertragsverluste und kann nicht direkt bekämpft werden.“
Steril gewonnene Wurzelexsudate regten die Sporen des Pilzes nicht zur Keimung an. Dabei gab es keinen Unterschied zwischen Wirtspflanzen und Nicht-Wirtspflanzen. Versuche im Labor zeigten, dass für die Auslösung der Keimung die Anwesenheit von Bodenbakterien, Nitrat sowie bestimmten Zuckern und Aminosäuren unerlässlich ist. Die Zusammensetzung des bakteriellen Mikrobioms veränderte sich, wenn Nitrat und eine geeignete Kohlenstoffquelle bei einer bestimmten Bodenfeuchtigkeit verfügbar waren: Dann erhöhte sich der Anteil von Bakteriengruppen, die eine Keimung der Sporen auslösen. Noch ist unklar, welche das sind und welcher Mechanismus die Keimruhe letztlich beendet.
„Die Aufklärung der Faktoren und Mechanismen, die bei Dauersporen im Boden die Keimruhe und das Auskeimen steuern, ist ein wichtiger Schritt zu innovativen Strategien bei der Bekämpfung von Wurzelkrankheiten wie der Kohlhernie“, betont Abteilungsleiter Prof. Dr. Andreas von Tiedemann. „Mit dem Wissen ließe sich das Infektionspotenzial des Ackerbodens senken: Wenn man die Keimung der Sporen in einem Jahr auslöst, in dem die Pflanze nicht angebaut wird, findet das Pathogen keine Wirtspflanze und kann sich nicht weiter vermehren.“