Düngen beeinflusst das pflanzliche Immunsystem

Warum zu viel Stickstoff Pflanzen schadet

„Das Immunsystem von Pflanzen ist dem der Menschen ähnlicher als man zunächst denkt. Auch in der Pflanze sind hormonähnliche Peptide an der Immunreaktion beteiligt und auch hier besteht ein komplexes Zusammenspiel von Ernährung und Gesundheit“, erklärt Ralph Hückelhoven, Professor der Phytopathologie an der TUM. Mit weiteren Forschenden konnte eine Arbeitsgruppe an seinem Lehrstuhl unter der Leitung von Martin Stegmann einen Punkt dieses Zusammenhangs identifizieren: die C-terminally Encoded Peptides (CEPs). Dies sind pflanzliche Peptidhormone, sogenannte Phytozytokine, die als Botenstoffe vielseitige Funktionen von Stressreaktion bis Wurzelbildung erfüllen. Die Studie zeigt nun, dass sie außerdem eine Rolle in der Immunabwehr spielen.

Die Forschenden konnten nachweisen, dass Pflanzen anfälliger für bakterielle Infektionen waren, wenn sie diese Peptidhormone in verringerter Menge produzierten oder die Sensoren für die Hormone auf der Zelloberfläche fehlten. Zudem beobachteten die Forschenden, dass die Pflanzen mehr Peptidhormone produzierten, sobald sie von Bakterien angegriffen wurden. Die Forschenden setzten die Versuchspflanzen hierfür pathogenen Bakterien der Gattung Pseudomonas aus. Das weist darauf hin, dass die Peptidhormone eng verknüpft sind mit der Resistenz der Pflanze gegen bakterielle Krankheitserreger.

Antibakterielle Resistenz ist stickstoffabhängig

Stickstoff ist ein wichtiger Pflanzendünger. Hohe Konzentrationen beeinträchtigen aber genau den Signalweg der untersuchten Peptidhormone. Die Untersuchungen zeigten, dass sich die durch die Peptidhormone vermittelte Resistenz gegen Bakterien verringerte. Das macht sie anfälliger für Krankheiten. „Die Studie liefert Ansatzpunkte für weitere Forschung nach dem Wie und Warum dieser Verknüpfung von Ernährungsstatus und Immunabwehr der Pflanze“, erklärt Ralph Hückelhoven.

Perspektivisch könnten diese Ergebnisse auch in der landwirtschaftlichen Praxis helfen. Ralph Hückelhoven erläutert: „Mit unseren neu gewonnenen Erkenntnissen wird es in Zukunft vielleicht möglich sein, Nutzpflanzen zu züchten, die besonders krankheitsresistent sind – und das bei moderater Stickstoffgabe.“