RWTH-Forschungsergebnis ermöglicht umweltschonenden Schutz von Nutzpflanzen vor Schadorganismen

18.02.2020

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Uwe Conrath

Leiter des Lehr- und Forschungsgebiets

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Methode zur Isolation von DNS bei Pflanzen eingesetzt.

 

Eine Arbeitsgruppe unter Leitung von Professor Uwe Conrath vom Lehr- und Forschungsgebiet Biochemie und Molekularbiologie der Pflanzen der RWTH Aachen hat ein Verfahren entwickelt, mit dem die so genannte FAIRE-Methode bei Pflanzen angewendet werden kann. Das Forschungsprojekt rund um die Versuchspflanze Ackerschmalwand wurde jetzt in der Fachzeitschrift „Nature Protocols“ publiziert und sorgt weltweit für Aufsehen. Die Aachener Erkenntnisse tragen dazu bei, eine erhöhte Abwehrbereitschaft von Pflanzen besser zu verstehen. Darauf aufbauend lassen sich künftig natürliche oder naturnahe Substanzen identifizieren, mit denen Nutzpflanzen umweltschonend vor Schadorganismen geschützt werden können.

Mit FAIRE die DNS von Pflanzen isolieren

Zum Ablesen von Genen in mehrzelligen Organismen muss die Erbsubstanz Desoxyribonukleinsäure (DNS) von an ihr haftenden Proteinen befreit werden. Dadurch bildet sich sogenanntes offenes Chromatin, das bei der Regulation der Genaktivität eine entscheidende Rolle spielt. Zur Identifizierung von offenem Chromatin stehen verschiedene Methoden zur Verfügung, auch die Formaldehyd-unterstützte Isolation von regulatorischen DNS-Elementen. Die englische Bezeichnung des Verfahrens formaldehyde-assisted isolation of regulatory elements wird kurz als FAIRE benannt.

FAIRE bietet gegenüber anderen Methoden viele Vorteile, beispielsweise eine gute Reproduzierbarkeit und eine geringe Fehleranfälligkeit. Für die Anwendung an Pflanzen war die Methode bislang nicht etabliert. Pflanzen haben eine rigide Zellwand, die den experimentellen Zugang oft erschwert. Durch das Aufbrechen von Pflanzenzellen werden auch andere Strukturen und Moleküle – beispielsweise die DNS – in Mitleidenschaft gezogen. Die Aachener Arbeitsgruppe hat in jahrelanger Arbeit ein detailliertes Versuchsprotokoll entwickelt, mit dem die FAIRE-Methode bei Pflanzen nun in jedem Labor weltweit eingesetzt werden kann.

Erhöhte Abwehrbereitschaft gegen Krankheitserreger

Das Verfahren wurde in Aachen bei der Ackerschmalwand angewendet, die zuvor vom Bakterium Pseudomonas syringae befallen war. Die Pflanze entwickelte eine erhöhte Abwehrbereitschaft und folglich eine Resistenz gegen den bakteriellen Krankheitserreger – vergleichbar dem menschlichen Immunsystem nach einer Impfung.

„Mit der FAIRE-Methode kann jede im Erbgut der Ackerschmalwand vorhandene Stelle an regulatorischer DNS identifiziert werden. Wenn man deren Aktivität mit neuen, aus der Natur stammenden Pflanzenschutzmitteln in Nutzpflanzen aktiviert, wird dies einen giftfreien und damit ökologisch unbedenklichen Pflanzenschutz ermöglichen“, analysiert Professor Conrath.

Redaktion: Presse und Kommunikation