Eine neue Studie veröffentlicht in Agronomie von Wen Luo und Kollegen enthüllt, wie der parasitäre Pflanzenzwirn (Cuscuta chinensis) beeinflusst das Wurzelmikrobiom und die Metaboliten von Sojapflanzen. Sie fanden heraus, dass, wenn Dodder eine Pflanze befällt, diese nicht nur unter dem Parasitismus leidet. Der Parasit öffnet den Weg für pathogene Pilze um die Pflanze anzugreifen. Die Forschung liefert neue Einblicke in das komplexe Zusammenspiel zwischen parasitären Pflanzen, Nutzpflanzen, Mikroben und Bodennährstoffen.
Die Studie basiert auf einer DNA-Analyse, um zu sehen, was a besiedelt Pflanzenwurzeln wenn Dodder angreift. Eine gezielte Sequenzierung von Wurzelpilzen zeigte eine Anreicherung von Dodder-Parasitismus Alternaria, eine potenziell schädliche Pilzgattung. Den Ergebnissen zufolge ist die relative Häufigkeit von Alternaria erhöht bei von Dodder parasitierten Sojabohnenwurzeln. Diese mikrobielle Störung kann Sojapflanzen gefährden und es dem parasitären Dodder ermöglichen, mehr Ressourcen abzuschöpfen.
Die Forschung zeigt auch, wie Dodder-Parasitismus die Beziehungen zwischen Sojabohnenwurzelpilzen und Bodennährstoffen verändert. Die Studie ergab, dass Dodder-Parasitismus die Verbindungen zwischen Wurzelpilzgemeinschaften und dem Stickstoffgehalt im Boden verstärkte. Insbesondere die Fülle der Pilzgattung Alternaria in Sojabohnenwurzeln zeigte eine positive Korrelation mit dem Stickstoffgehalt des Bodens. Dies deutet darauf hin, dass die Fähigkeit der Sojabohne, Stickstoff zu binden, durch Dodder-Parasitismus beeinträchtigt sein könnte, Alternaria und andere pathogene Pilze jedoch den überschüssigen Stickstoff nutzen könnten, um in die Wurzeln einzudringen.
Die Forscher analysierten auch, wie sich Dodder-Parasitismus auf die Stoffwechselprodukte der Sojabohnenwurzel auswirkt. Das metabolische Profiling ergab, dass Dodder-Parasitismus die Ansammlung von Flavonoiden, einer Klasse von Flavonoiden, induziert sekundäre Pflanzenstoffe, in Sojabohnenwurzeln. Insbesondere stiegen die Spiegel des Flavonoids Kaempferol und seiner Derivate unter Dodder-Parasitismus erheblich an. Es ist bekannt, dass Flavonoide bei der Interaktion zwischen Pflanzen und Mikroben eine defensive Rolle spielen.
Die gesteigerte Produktion von Flavonoiden wie Kaempferol kann dazu beitragen, dass Sojabohnenwurzeln der Invasion pathogener Mikroben wie z. B. widerstehen können Alternaria. Es scheint, dass Sojabohne einen biochemischen Gegenangriff auslöst, wenn sie von Dodder parasitiert wird, zusammen mit der mikrobiellen Verschiebung zugunsten von Alternaria. Dieser metabolomische Blick zeigt, wie Pflanzen und Mikroben bekämpfen sich chemisch unter Tage. Diese komplexen molekularen Zusammenhänge verstehen könnte zu neuen biobasierten Strategien zum Schutz von Nutzpflanzen vor parasitären Unkräutern führen.
Die Erhöhung von Nährstoffen wie Stickstoff kann durch die Förderung von Wurzelpathogenen unbeabsichtigt das Wachstum von parasitärem Unkraut begünstigen. Und Dodder scheint die Kontrolle der Sojabohne sowohl über symbiotische Mikroben als auch über Abwehrchemikalien zu stören. Die Aufklärung dieser komplexen Untergrundschlachten könnte für den Schutz von entscheidender Bedeutung sein Sojabohnen und andere anfällige Pflanzen. Da Dodder weltweit große Sojabohnenverluste verursacht, verdeutlichen diese Einblicke in Dodders unterirdische Sabotage ein wichtiges Schlachtfeld.
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Luo, W., Li, Y., Luo, R., Wei, G., Liu, Y. und Chen, W. (2023) „Der Befall mit der Seide führt zur Anreicherung des Krankheitserregers Alternaria und von Flavonoidmetaboliten in Sojabohnenwurzeln." Agronomie (Basel, Schweiz), 13(6), p. 1571. Erhältlich unter: https://doi.org/10.3390/agronomy13061571.
