Forschung und Entwicklung

Impfstoff zur Stärkung des pflanzlichen Immunsystems kommt bald

Ähnlich wie Menschen und Tiere haben auch Pflanzen eine Art Immunsystem. Sie können zum Beispiel krankmachende Pilze am Chitin in den Pilzzellwänden erkennen und erfolgreich abwehren. Manche Pilze verstecken sich vor dem Immunsystem, indem sie einige der Chitin-Bausteine modifizieren: es entsteht Chitosan. Forscher der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster (WWU) haben herausgefunden, dass Pflanzen auf ein ganz bestimmtes Chitosan-Muster mit einer Stimulierung ihres Immunsystems reagieren.

Chitosane sind Polysaccharide, sogenannte Vielfachzucker, und es sind die wahrscheinlich vielfältigsten und vielversprechendsten funktionellen Biopolymere. Sie machen Pflanzen gegen Krankheiten resistent, fördern ihr Wachstum und schützen sie vor Hitze- oder Trockenstress. Chitosan-basierte Produkte wie das Pflanzen-Biostimulans "Kitostim" verbessern bereits das Pflanzenwachstum und stärken die Abwehrkräfte der Pflanzen gegen Krankheiten und Hitzestress.

Doch Chitosane sind keine Wundermittel. "Es gibt sehr viele verschiedene Chitosane, und für jede Anwendung muss genau das richtige Mittel gefunden werden, damit es wirkt. Bislang wussten wir noch viel zu wenig über ihre Wirkung, und wie sie effektiv eingesetzt werden können. Mit unserer Forschung sind wir diesem Verständnis nun ein ganzes Stück nähergekommen", sagt Prof. Dr. Bruno Moerschbacher vom Institut für Biologie und Biotechnologien der Pflanzen der WWU. Er und sein Team benutzten in einem neuen Verfahren Enzyme für die Herstellung der Chitosane, also die natürlichen Werkzeuge, die in Chitosan-haltigen Pilzen an der Biosynthese des Chitosans beteiligt sind. Mit ihrer Hilfe gelang es, kurze Chitosan-Ketten, sogenannte Oligomere, mit definierter Anordnung der Essigsäuremoleküle herzustellen und sie auf ihre Bioaktivitäten zu testen.

Dafür verwendeten die münsterschen Wissenschaftler Reiszellen, die sie mit Chitosan-Oligomeren behandelten, um das Immunsystem zu stimulieren. Nutzten sie nun Chitosan-Oligomere aus vier Zuckerbausteinen und einem Essigsäurerest, auch Tetramere genannt, zeigte sich, dass sie stark immunstimulierend wirkten, während andere Tetramere weniger aktiv oder sogar inaktiv waren. Inzwischen untersuchen Moerschbacher und seine Mitarbeiter den Einsatz der erfolgversprechenden Tetramere als eine Art Impfstoff, der gezielt das natürliche Immunsystem der Pflanzen anregen soll.

cm/WWU Münster

Dieser Artikel erschien in der Ausgabe NEUE LANDSCHAFT 02/2020 .

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