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M4F News: The Role of NitrogenEsca & Co are not new diseases. New is just their epidemic spread in consequence of climate change. Our research on plant immunity showed that the outbreak of symptoms is linked with a disturbed chemical communication between wood-colonising fungi and the host plant. Some of the signals we were even able to identify. Central are phenolic plant compounds that are either formed as defence compounds against microbes, so-called phytoalexins, or as precursors of lignin, the building block of wood. When, due to climate stress, lignin formation is slowed down, these precursors accumulate, which is sensed by the fungus as indication for a weakened host. The entrance in this metabolic pathway is the amino acid phenylalanine, releasing ammonium. Ammonium is also central to a second entry gateway - the binding oto the amino acid glutamate, leading to the formation of glutamine, from where this amino group is then passed on for the formation of all the other amino acids. Thus, the formation of proteins and the formation of phenolic compounds are tightly linked. Can we use this link to mitigate disease outbreak by changing nitrogen levels (for instance through microbes or specific fertilisation)? Dr. Elnaz Zareei came with a Georg-Forster Research Grant for two years from Iran to the JKIP to investigate exactly this question. |
M4F - Microbes for Future
Der Klimawandel ist auch in unserer Region angekommen. Die heißen und trockenen Sommer hinterlassen auch im Weinbau immer mehr Spuren. An sich harmlose Pilze, die als zumeist friedliche "Mitesser" im Holz des Weinstocks siedeln, werden plötzlich zu üblen Killern, die ihre Wirtspflanze binnen weniger Tage mit Giftstoffen umbringen und dann die Energie der Leiche nutzen, um sich der sexuellen Fortpflanzung hinzugeben und dann über die Sporen sich einen neuen, ertragreicheren Wirt zu suchen. Es handelt sich nicht um eine neue Krankheit. Die erste Beschreibung dieses sogenannten apoplektischen Zusammenbruchs stammt aus dem im frühen Mittelalter herausgegebenen Buch Kitab al Filaha, das damals das gesammelte landwirtschaftliche Wissen der arabischen Welt wiedergab. Freilich ist dieses Phänomen, unter den Winzern auch als Esca-Syndrom bekannt (weil das Holz zunderartig, lateinisch esca, zersetzt wird) immer häufiger geworden. Allein im Elsass werden die 2018 durch Esca verursachten Schäden auf mehr als 1 Mrd. € geschätzt.
In unseren früheren Forschungen konnten wir zeigen, dass die Apoplexie von einer fehlgeleiteten chemischen Kommunikation zwischen dem gestressten Wirt und dem Pilz verursacht wird. Wir konnten ebenfalls zeigen, dass manche Europäischen Wildreben in der Lage sind, diese Kommunikation zu ihren Gunsten zu verändern und so resistent sind. Wenn wir ein Verfahren finden, dies auch in unseren anfälligen Kulturreben hinzubekommen, könnten wir so den Weinbau klimafest machen.
Genau dies ist das Ziel unseres Projekts „Microbes for Future“. So wie wir eine Darmflora haben, die für unser Immunsystem wichtig ist, besitzen Pflanzen in ihrem Wurzelraum ein sorgsam gepflegtes Pflanzenmikrobiom. Wir wollen nun herausfinden, wie sich dieses Mikrobiom von kranken und gesunden Reben unterscheidet und ob wir es günstig beeinflussen können. Dazu wollen wir sogenannte terra preta (Schwarzerde) einsetzen und untersuchen, wie wir dadurch das Mikrobiom und das pflanzlichen Immunsystem verbessern können.
Das Projekt ist eine interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen dem Botanischen Institut (Prof. Dr. Peter Nick) und dem Institut für Biologische Grenzflächen V (Prof. Dr. Anne Kaster) und wird aus dem Strategiefond des Präsidiums gefördert.