Ein Pilz und seine Raffinesse

Geschrieben von: mgue

Ein Pilz und seine Raffinesse

Der Erreger des Maisbeulenbrandes erzeugt in Blättern und Blüten Tumore auf unterschiedliche Weise

In Mexiko gilt er als Delikatesse: Ustilago maydis, der Erreger des Maisbeulenbrandes. In der mexikanischen Küche wird aus ihm, bzw. den befallenen Maiskolben die Delikatesse Cuitlacoche zubereitet.

Für die Landwirte ist er hingegen ein unerwünschter Krankheitserreger. Diese Pilzart infiziert nicht nur die Blüten, sondern auch die Blätter und Stängel von Maispflanzen und verursacht die Bildung von Tumoren.

Gunther Döhlemann vom Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie in Marburg zufolge nutzt der Pilz offenbar unterschiedliche Wege, um in den verschiedenen Geweben die Bildung von Tumoren anzuregen. Zusammen mit Kollegen aus den USA zeigt der Wissenschaftler damit erstmals, dass Krankheitserreger eigene Proteine organspezifisch bilden und so den Verlauf einer Infektion je nach Gewebe unterschiedlich steuern.

Der Pilz dringt in die Zellwände der unterschiedlichen Pflanzenzellen ein ohne diese zu zerstören. Er nutzt dann die Wirtspflanze zur eigenen Nährstoffversorgung und regt sie zur Teilung an. Da Stängel-, Blatt- und Blütengewebe unterschiedlich auf solche Signale zur Zellteilung reagieren, muss der Pilz also sein Protein-Arsenal an das jeweilige Organ anpassen, damit er das Wachstum von Tumoren auslösen kann.

Gunter Döhlemann vom Marburger Max-Planck-Institut hat zusammen mit Wissenschaftlern der Stanford Universität herausgefunden, dass dieser Pilz entsprechende Strategien umsetzt: "Ustilago maydis erkennt gewissermaßen, in welchem Organ er sich befindet, und ob es sich um einen Keimling oder eine ausgewachsene Pflanze handelt. Der Erreger bildet je nach Gewebetyp unterschiedliche Proteine. Manche werden verstärkt, andere weniger produziert."

Die Analyse zeigte beispielsweise, dass Ustilago die Proteinproduktion in den Blättern stärker verändert als in den Blüten oder im Stängel. In den Blüten sind also weniger Änderungen erforderlich, um Tumore hervorzurufen.

Bisher ging man davon aus, dass die Infektionen einer Wirtspflanze durch ein und denselben Erreger nach einem festgelegten Muster ablaufen. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen zeigen aber, dass die Erreger mehrere Strategien haben können. Diese Erkenntnisse zeigen auf, dass es weit schwieriger sein kann, resistente Pflanzensorten zu entwickeln, da die möglichen Infektionen aller Gewebetypen einbezogen werden müssen.

"Der Erreger könnte eine solche oder organspezifische Resistenz also umgehen und beispielsweise statt der Blüten die Blätter befallen. Eine vollständige Resistenz lässt sich demnach nur erreichen, wenn ein Weg versperrt wird, den der Krankheitserreger in allen Geweben benutzt", sagt Gunther Döhlemann.

Ustilago maydis kann aber noch mehr: er produziert u. a. Proteine, die ihm als eine Art „Tarnkappe“ dienen – er unterdrückt damit die Fähigkeit der Maispflanze, fremde Proteine zu erkennen und kann sich somit ungehindert in der Pflanze ausbreiten.

Gunther Döhlemann (Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie, Marburg) u. a.. , veröffentlicht bei Science (2. April 2010)