Wissenschaftler entdecken ein Protein, das die natürliche Resistenz von Weizen gegen Kopfschorf erhöht
Fusarium Head Blight (FHB), auch bekannt als Schorf, ist eine bedeutende Krankheit bei kleinen Getreidearten wie Weizen und Gerste, die Landwirte auf der ganzen Welt betrifft. Seit Anfang der 1990er Jahre hat die Krankheit die Anbaufläche reduziert und den Preis für die Weizenproduktion in den USA erhöht, was wiederum die Kosten für die nachgelagerten Produzenten, wie Mühlen und Brauereien, erhöht.
John McLaughlin im Rutgers-Gewächshaus mit hartrotem Sommerweizen.
John McLaughlin
Die Krankheit wird durch einen Pilz verursacht, der hitzestabile Trichothecen-Mykotoxine produziert, die die Ausbreitung der Krankheit fördern. Um die Ausbreitung zu stoppen, arbeiten Pflanzenzüchter an der Entwicklung von Sorten mit verbesserter Resistenz gegen FHB. Ein Team von Pflanzenpathologen, das hauptsächlich an der Rutgers University angesiedelt ist, hat vor kurzem Weizen erzeugt, der zwei unspezifische Lipid-Transferproteine überexprimiert, und festgestellt, dass dies den Schutz gegen den Pilz erhöht und zu einer Reduzierung eines der wichtigsten Mykotoxine führt.
"Wir fanden heraus, dass das AtLTp4.4-Protein aus der großen Genfamilie der nsLTPs sowohl antimykotische als auch antioxidative Eigenschaften hat", sagte John McLaughlin. "Dies ist die erste Studie, die zeigt, dass nsLTPs duale Funktionen haben und die erste Studie, die untersucht, wie diese Funktionen zur FHB-Resistenz bei Weizen beitragen."
Die Entdeckung, dass Gene wie nsLTPs die FHB-Resistenz in Weizen verbessern können, erweitert den Katalog von Genen, die Pflanzenzüchter in ihren Züchtungsprogrammen verwenden können. Diese Entdeckung eröffnet auch neue Forschungswege für McLaughlin und seine Kollegen.
"Wir untersuchen, ob die Überexpression von nsLTPs in Gerste die FHB-Resistenz beeinflussen kann und ob die Zunahme von nsLTPs im Korn die antioxidativen Eigenschaften von Malz verbessert", so McLaughlin. "Außerdem wird vorhergesagt, dass nsLTPs die Haltbarkeit von Bier und die Geschmacksstabilität verbessern, und das werden wir testen."
Ihre Forschung unterstreicht auch die Notwendigkeit, den Zusammenhang zwischen der Induktion reaktiver Sauerstoffspezies und der Mykotoxinproduktion/-akkumulation in kleinkörnigem Getreide besser zu verstehen, da die Wissenschaftler herausfanden, dass die Anwendung von Trichothecenen auf Weizenblattgewebe und die Akkumulation reaktiver Sauerstoffspezies, unabhängig vom Pilz, durch die Überexpression von nsLTPs signifikant beeinflusst werden kann.
"Unsere Forschung zeigt, dass gain-of-function Mutanten verwendet werden können, um die Krankheitsresistenz von Pflanzen zu verbessern, und unser Artikel zeigt einige der Techniken, die zur Erforschung der Mechanismen der Krankheitsresistenz beteiligt sind", fügte McLaughlin hinzu.
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