Übermäßiger Düngereinsatz in der Landwirtschaft ist ein ernstzunehmendes Problem und hat weitreichende negative Auswirkungen auf Pflanzen. Insbesondere die hohe Stickstoffzufuhr in landwirtschaftlichen Betrieben führt zu erhöhten Stickstoffwerten in Pflanzen, die sich negativ auf deren Gesundheit auswirken. Laut der Technischen Universität München (TUM) macht diese hohe Stickstoffkonzentration Pflanzen anfälliger für verschiedene Krankheiten. Die Forschung von Professor Ralph Hückelhoven und seinem Team zeigt deutlich, dass die Immunabwehr von Pflanzen bei einer übermäßigen Zugabe von Stickstoff eingeschränkt wird. Diese Erkenntnisse sind entscheidend für die zukünftige Landwirtschaft und die Züchtung krankheitsresistenter Nutzpflanzen.
Ein zentraler Aspekt dieser Studien ist die Rolle von C-terminally Encoded Peptides (CEPs), pflanzlichen Peptidhormonen, die als wichtige Botenstoffe im Immunsystem von Pflanzen fungieren. Diese Hormone sind entscheidend für die Fähigkeit der Pflanzen, auf bakterielle Angriffe zu reagieren. Pflanzen produzieren mehr Peptidhormone, wenn sie pathogenen Bakterien ausgesetzt werden, jedoch zeigt sich, dass hohe Stickstoffkonzentrationen den Signalweg der CEPs erheblich beeinträchtigen. Diese gestörte Signalübertragung kann die Resistenz gegen bakterielle Infektionen verringern, was in Experimenten mit pathogenen Bakterien der Gattung Pseudomonas nachgewiesen wurde.
Mechanismen der Immunabwehr
Die Forschung hat auch gezeigt, dass Rezeptor-Kinasen (RKs) in Pflanzen eine wichtige Rolle im Wachstum, in der Entwicklung und insbesondere in der Immunität spielen. Sie fungieren als Mustererkennungsrezeptoren, die mikrobiell assoziierte molekulare Muster (MAMPs) erkennen und so die Muster-aktive Immunität (PTI) aktivieren. Ein Beispiel hierfür ist das FLAGELLIN SENSITIVE 2 (FLS2) in Arabidopsis thaliana, das beim Erkennen von bakteriellen Flagellin aktiviert wird. Die Interaktion zwischen verschiedenen Rezeptoren, einschließlich der CEP-Rezeptoren CEPR1 und CEPR2, ist für die Entwicklung einer wirksamen Immunantwort von Bedeutung.
Darüber hinaus zeigt die Forschung, dass die Reduktion der Stickstoffverfügbarkeit die Aktivierung des MAPK-Signalwegs unter bakteriellen Bedingungen verbessern kann. Diese Wechselwirkungen verdeutlichen die komplexen Mechanismen, durch die Pflanzen ihre Immunität regulieren, und betonen die Bedeutung der Ernährung für die Gesundheit der Pflanzen. Ein ausgewogenes Nährstoffmanagement könnte somit entscheidend zur Stärkung der Immunabwehr beitragen.
Die Ergebnisse dieser Studien sind nicht nur von grundlegender wissenschaftlicher Bedeutung, sondern haben auch erhebliche praktische Implikationen für die Landwirtschaft. Durch die Identifizierung von Faktoren, die die Resistenz gegen Krankheiten beeinflussen, können Strategien entwickelt werden, um Nutzpflanzen mithilfe moderater Stickstoffgaben widerstandsfähiger zu machen. Solche Ansätze sind notwendig, um die Herausforderungen der modernen Landwirtschaft hinsichtlich Ertrag und Pflanzenkrankheiten zu bewältigen.
