Pathogene Organismen sind die Ursache für viele Pflanzenkrankheiten und diese können oft zu einer Verringerung der Produktivität und des Ernteertrags führen. Infolgedessen wurden die Wechselwirkungen zwischen Krankheitserregern und Pflanzen umfassend untersucht. Einige Krankheitserreger können Pflanzen jedoch tatsächlich zugute kommen, indem sie eine erhöhte Stresstoleranz verleihen und die allgemeine Pflanzengesundheit verbessern. Eine solche Gruppe von Pathogenen sind die pflanzenwachstumsfördernden Rhizobakterien (PGPR), die die Fähigkeit der Pflanze verbessern, mit zellulärem oxidativem Stress fertig zu werden. Dieses Phänomen wird als induzierte systemische Resistenz (ISR) bezeichnet. Das Interesse an PGPR hat in letzter Zeit stark zugenommen, da ihre potenziellen Anwendungen für eine nachhaltige Landwirtschaft (ohne Pestizide oder Agrochemikalien) deutlich wurden. Eine Handvoll Metaboliten aus verschiedenen Bakteriengattungen wurden nun als metabolische Auslöser von ISR in Pflanzen identifiziert, doch ein wirkliches Verständnis dieser Reaktion auf molekularer Ebene fehlt noch.

Das Bild zeigt eine der 12-Well-Kunststoffplatten mit Arabidopsis thaliana-Pflanzen, die mit dem Erreger Pseudomonas syringae DC3000 besprüht wurden. Diese Platte ist eine Negativkontrolle, mit der die Infektionssymptome des Erregers überprüft wurden. Blätter haben große Chloroseflecken. Bildnachweis: Martin-Rivilla et al.

In einer neuen Studie veröffentlicht in AoBP, Martin Rivilla et al. bewerteten die Fähigkeit verschiedener PGPR-Metabolite, eine systemische Resistenz gegen den Krankheitserreger zu induzieren Pseudomonas syringae in der Modellanlage Arabidopsis thaliana. Die Autoren verwendeten drei verschiedene organische Lösungsmittel, um Stoffwechselmoleküle des nützlichen PGPR-Bakterienstamms zu extrahieren Pseudomonas fluorescens N 21.4. Alle extrahierten Moleküle zeigten irgendeine Form von Pflanzenschutzaktivität, außer den Molekülen, die unter Verwendung des organischen Lösungsmittels extrahiert wurden n-Hexan waren am effizientesten. Diese n-Hexan-Extrakte waren in der Lage, die beiden Abwehrwege des pflanzlichen Immunsystems (den Salicylsäure-Signalweg und den Jasmonsäure/Ethylen-Signalweg) und alle Enzyme zu aktivieren, die für die Verringerung des oxidativen Stresses verantwortlich sind, den Pflanzen erfahren, wenn sie einigen ausgesetzt sind Art Angriff. Während weitere Studien erforderlich sind, um die von ausgeschiedenen Auslöser chemisch zu identifizieren P. fluoreszenz; die Autoren halten ihren Einsatz als biotechnologische Impfmittel zur Verbesserung der Stressresistenz von Pflanzen für eine vielversprechende Möglichkeit.

Forscher-Highlight

Helena Martin-Rivilla erwarb einen Bachelor-Abschluss in Biologie und spezialisierte sich anschließend im Masterstudiengang Angewandte Pflanzenbiologie auf die Pflanzenwissenschaften. 2016 begann sie ihre Promotion in Pharmazie an der San Pablo CEU Universität in der Forschungsgruppe für Biotechnologie der Pflanzen-Mikrobiom-Interaktion. Derzeit schließt sie ihre Dissertation über den Einsatz von pflanzenwachstumsfördernden Rhizobakterien (PGPR) zur Induktion des Sekundärstoffwechsels ab, um die Abwehrkräfte und den Nährwert von Brombeeren zu verbessern. Nebenbei arbeitet sie im Umweltbereich der Stadtverwaltung Madrid an der Optimierung des Abfallmanagements.

Helena interessiert sich für die Untersuchung neuer und umweltfreundlicherer biotechnologischer Werkzeuge zur Verbesserung der Pflanzenqualität und der Pflanzenresistenz gegenüber biotischem und abiotischem Stress, um die Ernährungssicherheit weltweit zu gewährleisten.