A genetic approach to crop protection

• Ein genetischer Ansatz für den Pflanzenschutz

Spencer, David; Conrath, Uwe (Thesis advisor); van Dongen, Joost Thomas (Thesis advisor)

Aachen : RWTH Aachen University (2022, 2023)
Doktorarbeit

Dissertation, RWTH Aachen University, 2022

Kurzfassung

Pflanzen benötigen wirksame Abwehrmechanismen, um sich gegen Schadorganismen zur Wehr zu setzen und somit die Rohstoffe für unsere Ernährung und die Bioökonomie bereitzustellen. Heute steht der Pflanzenschutz an einem Scheideweg und der Fortschritt des Klimawandels erfordert alternative Strategien für die Nahrungssicherheit. Die Erforschung und Nutzbarmachung der genetischen Grundlagen der pflanzlichen Abwehr sind wertvolle, neue Ansätze für die Pflanzenzüchtung. In der vorliegenden Dissertation wurde die antimykotische Aktivität in der Phyllosphäre der Sonnenblume (Helianthus annuus L.) gegenüber Phakopsora pachyrhizi, dem Erreger des Asiatischen Sojabohnenrosts, erforscht. Die induzierte Biosynthese und Sekretion von Cumarinen auf die Blattoberfläche wurde als eine Komponente der Nichtwirtresistenz der Sonnenblume gegen P. pachyrhizi identifiziert. Außerdem wurden in einer Exoproteomanalyse von Waschwasser-Fraktionen der Sonnenblumen-Blattoberfläche mögliche Kandidatenproteine mit der pflanzlichen Abwehr in Verbindung gebracht. Des Weiteren wurde dargelegt, dass die Fähigkeit zur Cumarin-Sekretion durch eine heterologe Expression des "ATP-binding cassette"-Transporters HaABC von der Sonnenblume auf andere Kulturpflanzen (hier Nicotiana benthamiana) übertragen werden kann. Die Keimung von P. pachyrhizi Sporen in der Phyllosphäre transient transformierter N. benthamiana Pflanzen war deutlich gehemmt. Um das volle Potenzial genetischer Ansätze für den Pflanzenschutz auszuschöpfen, muss der öffentliche Diskurs auf gesellschaftlicher und politischer Ebene vorangetrieben werden. Da dies nur auf der Basis wissenschaftlicher Evidenz geschehen kann, soll diese Arbeit durch die beispielhafte Erforschung einer Nichtwirt-Interaktion veranschaulichen, wie groß der Nutzen genetischer Resistenzen für eine nachhaltigere Nahrungsmittelproduktion sein kann.

Einrichtungen

• Fachgruppe Biologie [160000]
• Lehr- und Forschungsgebiet Biochemie und Molekularbiologie der Pflanzen [161620]