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Induzierte Resistenz in Pflanzen

Induzierte Resistenz ist ein Abwehrsystem innerhalb von Pflanzen , die sie zu wider Angriffen von Schädlingen, wie Pilzen oder Bakterien können Pathogene oder Insekten. Das Abwehrsystem reagiert auf den äußeren Angriff mit physiologischen Veränderungen, die durch die Bildung von Proteinen und Chemikalien ausgelöst werden , die zur Aktivierung des Immunsystems der Pflanze führen.

Denken Sie genauso darüber nach, wie Sie die Reaktion Ihres eigenen Immunsystems auf einen Angriff beispielsweise von einem Erkältungsvirus betrachten würden. Der Körper reagiert auf die Anwesenheit eines Eindringlings durch verschiedene Mechanismen; Das Ergebnis ist jedoch dasselbe. Der Alarm wurde ausgelöst und das System verteidigt den Angriff.

 

Zwei Arten von induziertem Widerstand

Es gibt zwei Haupttypen von induzierter Resistenz: systemisch erworbene Resistenz (SAR) und induzierte systemische Resistenz (ISR) .

    • Systemisch erworbene Resistenz tritt auf, wenn eine lokalisierte Wunde an der Pflanze erzeugt wird, die eine Nekrose verursacht. Die Resistenz wird stimuliert, wenn eine Behandlung zur Induktion der Resistenz an der Stelle angewendet wird, an der der Erreger in die Pflanze eingedrungen ist. Die Behandlung kann in Form einer anderen Mikrobe oder als Chemikalie wie Salicylsäure erfolgen. (Eine interessante Tatsache: Salicylsäure wird auch zur Herstellung von Aspirin verwendet !) Die Behandlung löst eine systemische Reaktion in der Pflanze aus und die Immunantwort wird signalisiert. Offensichtlich dauert dieser Prozess einige Zeit, abhängig von der Pflanzenart, den Umweltbedingungen und der Art des pathogenen Angriffs.
    • Induzierte systemische Resistenz tritt auf, wenn Pflanzenwurzeln von Rhizobakterien (PGPR) besiedelt werden, die das Pflanzenwachstum direkt und indirekt beeinflussen. Wenn die PGPR eine Veränderung in der Pflanze wahrnimmt, wird eine physiologische Reaktion über einen Weg ausgelöst, an dem (wieder!) Salicylsäure beteiligt ist. Die Chemikalien Jasmonat und Ethylen sind auch als Signalchemikalien beteiligt. Im Gegensatz zu SAR sind nekrotische Läsionen an der Pflanze nicht an der ISR beteiligt.

 

Beide Resistenzpfade führen zum gleichen endgültigen Ende – die Gene sind unterschiedlich, die Pfade sind unterschiedlich, die chemischen Signale sind unterschiedlich – aber beide induzieren die Resistenz von Pflanzen gegen Schädlingsbefall. Obwohl die Wege nicht gleich sind, können sie synergetisch wirken, und daher hat die wissenschaftliche Gemeinschaft Anfang der 2000er Jahre beschlossen, ISR und SAR als Synonyme zu betrachten.

 

Geschichte der induzierten Widerstandsforschung

Das Phänomen der induzierten Resistenz ist seit vielen Jahren bekannt, wurde jedoch erst seit etwa Anfang der neunziger Jahre als gültige Methode zur Behandlung von Pflanzenkrankheiten untersucht. Das prophetischste frühe Papier über induzierten Widerstand wurde 1901 von Beauverie veröffentlicht. Unter dem Titel “ Essais d’immunization des vegetaux contre des maladies cryptogamiques “ oder „Testen der Immunisierung von Pflanzen gegen Pilzkrankheiten“ umfasste Beauveries Forschung das Hinzufügen eines schwach virulenten Stammes des Pilzes Botrytis cinerea zu Begonienpflanzen und das Entdecken, dass dies Resistenz gegen virulentere Pilzstämme. Diese Forschung wurde 1933 von Chester weiterverfolgt, der in seiner Veröffentlichung mit dem Titel „Das Problem der erworbenen physiologischen Immunität“ das erste allgemeine Konzept von Pflanzenschutzsystemen skizzierte.

Der erste biochemische Beweis für induzierte Resistenz wurde jedoch in den 1960er Jahren entdeckt. Joseph Kuc. der weithin als „Vater“ der induzierten Resistenzforschung angesehen wird, demonstrierte zum ersten Mal die Induktion systemischer Resistenz unter Verwendung des Aminosäurederivats Phenylalanin und seine Wirkung auf die Resistenz von Äpfeln gegen Apfelschorf ( Venturia inaequalis ).

 

Jüngste Arbeiten und Kommerzialisierung der Technologie

Obwohl das Vorhandensein und die Identifizierung mehrerer Signalwege und chemischer Signale aufgeklärt wurde, sind sich die Wissenschaftler der Mechanismen vieler Pflanzenarten und vieler ihrer Krankheiten oder Schädlinge noch nicht sicher. Beispielsweise sind die Resistenzmechanismen für Pflanzenviren noch nicht gut verstanden.

Es gibt verschiedene Widerstandsinduktoren – sogenannte Pflanzenaktivatoren – auf dem Markt. Actigard TMV war die erste Chemikalie für Widerstandsinduktoren auf dem Markt in den USA. Es wird aus der Chemikalie Benzothiadiazol (BTH) hergestellt und für die Verwendung in vielen Kulturen, einschließlich Knoblauch, Melonen und Tabak, registriert.

Ein weiteres Produkt sind Proteine, die Harpine genannt werden. Harpinen sind Proteine, die von Pflanzenpathogenen produziert werden. Pflanzen werden durch das Vorhandensein von Harpinen in einem Warnsystem ausgelöst, um Widerstandsreaktionen zu aktivieren. Derzeit vermarktet ein Unternehmen namens Rx Green Solutions Harpins als Produkt namens Axiom .

 

Wichtige Begriffe zu wissen

  • Phytoalexine : antimikrobielle Proteine, die sich nach einer mikrobiellen Infektion in Pflanzenzellen ansammeln. Sie kommen nicht in gesunden Geweben vor; Sie entstehen erst nach einer Infektion oder Verletzung.
  • Überempfindliche Reaktion : Die schnelle Reaktion, die eine Pflanze als Reaktion auf einen Krankheitserregerangriff auslöst.

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