Welches Bakterium kann artenübergreifend sein und eine echte Bedrohung für das Überleben von Pflanzen darstellen?
Welche potente bakterielle Biochemikalie stellt eine echte Bedrohung für das Überleben von blühenden und nicht blühenden Pflanzen dar?
Forscher des John Innes Centre zeigen, dass ein bestimmtes Bakterium in der Lage ist, Pflanzen zu infizieren und Krankheiten auf breiter Ebene und über verschiedene Arten hinweg zu verbreiten.
Syringomycin
Syringomycin ist ein Toxin, das von dem Bakterium Pseudomonas syringae (P. syringae) produziert wird, das Pflanzen infiziert. Es wirkt auf die Zellmembranen, indem es Ionenkanäle bildet, die das Gleichgewicht wichtiger Ionen wie Kalzium und Kalium verändern. Dieser Mechanismus führt zu Symptomen des Abbaus oder der Vergilbung von Pflanzengewebe, was dem Bakterium hilft, sich zu vermehren und mikrobielle Arten zu verdrängen.
Die ungewöhnliche zyklische Form des Toxins enthält einen Lipidschwanz (bestehend aus biologischen Fettverbindungen), der es ihm ermöglicht, an Membranen zu binden und diese zu schädigen. Es ist ein Fungizid, von dem bekannt ist, dass es für bestimmte Säugetierzellen schädlich ist.
Die Forscherkollegen von Dr. Phil Carella untersuchten , wie sich Syringomycin auf blühende Pflanzen (auch Angiospermen genannt) und nicht blühende Pflanzen auswirkt. Syringomycin führte zu einer beträchtlichen Zerstörung von Geweben und löste die Expression von Genen aus, die bei nicht blühenden Pflanzen wie Leberblümchen und Farnen mit Stress in Verbindung stehen. Diese Wirkungen waren bei nicht blühenden Pflanzen ausgeprägter als bei blühenden Arten.
Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Pflanzen und Krankheitserregern
In dieser Studie wurde die Fähigkeit des P. syringae-Artenkomplexes nachgewiesen, Pflanzen in verschiedenen evolutionären Abstammungslinien zu infizieren, darunter Leberblümchen, Farne und Angiospermen. Obwohl P. syringae von einem gemeinsamen Vorfahren vor mehr als 500 Millionen Jahren abstammt, nutzt es die Vorteile erhaltener Merkmale , die in der gesamten Pflanzenwelt zu finden sind.
Die Anfälligkeit der Pflanzen wird vor allem durch die interzellulären Lücken in den photosynthetischen Gewebenbestimmt. Diese enthalten Chloroplasten, spezialisierte Strukturen, die das Sonnenlicht und Kohlendioxid in Sauerstoff und Glukose (einen wichtigen Energieträger im Stoffwechsel) umwandeln. Die interzellulären Lücken dienen als Nährboden für Bakterien. Experimentelle Ergebnisse zeigen, dass Marchantia polymorpha-Mutanten , denen interzelluläre Lücken fehlen, resistenter gegen P. syringae und andere Krankheiten sind, was darauf hindeutet, dass diese Strukturen eine wichtige Rolle bei der Besiedlung mit Pathogenen spielen.
Die Studie ergab, dass die Empfindlichkeit gegenüber P. syringae je nach Pflanzenmorphologie (Thallus, Wedel und Blatt), Lebensgeschichte (landbasiert vs. teilweise aquatisch) und Vorrang der Lebenszyklusstadien (Gametophyt vs. Sporophyt) variiert. Dies beweist die Anpassungsfähigkeit des Erregers und zeigt, dass seine Virulenzstrategien auf wesentliche und konservierte Pflanzenfunktionen abzielen.
Künftige Forschungen über die Art und Weise, wie stammbaumspezifische Merkmale die Anfälligkeit beeinflussen, könnten der wissenschaftlichen Gemeinschaft helfen, die Wechselwirkungen zwischen Pflanzen und Pathogenen besser zu verstehen, insbesondere bei Pflanzen mit einer großen phylogenetischen und ökologischen Vielfalt.
Quellenhinweis
A necrotizing toxin enables Pseudomonas syringae infection across evolutionarily divergent plants. December 2024, Cell Host & Microbe. Grenz, K.; Chia, KS.; Turley, EK.; Tyszka, AS.; Atkinson, RE, et al.