Ein Forschungsteam der Ruhr-Universität Bochum und des Forschungszentrums Jülich hat das pflanzenschädliche Bakterium Agrobacterium tumefaciens eingehend untersucht. Diese Studien zielen darauf ab, das Verständnis über die Strategien dieser Bakterienart zu erweitern, die sie zur Abwehr von Pflanzenabwehrstoffen einsetzen.
Agrobacterium tumefaciens, ein gramnegatives Stäbchenbakterium, ist bekannt für seine Fähigkeit, DNA in die Genome von Wirtspflanzen zu übertragen. Diese Eigenschaft macht es zu einem bedeutenden Werkzeug in der Pflanzenbiotechnologie. Laut einem Artikel in der Fachzeitschrift Nucleic Acids Research wurde am 7. April 2025 veröffentlicht, dass das Bakterium über zwei Sensoren verfügt, die reaktive Sauerstoffspezies erkennen. Diese werden von Pflanzen als Abwehrmechanismus produziert. Solche Spezies können DNA, Lipide und Proteine der Angreifer schädigen.
Die Sensoren von Agrobacterium tumefaciens
In der aktuellen Studie wurde einer dieser Sensoren, OxyR, bereits gut charakterisiert. Der zweite Sensor, LsrB, wurde in dieser Forschung hinsichtlich seiner Struktur und Funktionsweise eingehend analysiert. Janka Schmidt, die Erstautorin der Studie, hebt die Bedeutung dieser Erkenntnisse hervor. Sie betont, dass die Ergebnisse möglicherweise Anwendungen in der Bekämpfung von Infektionen sowie in der Optimierung nützlicher Bakterien in der Biotechnologie finden könnten.
Die Fähigkeit von Agrobacterium tumefaciens zur genetischen Manipulation stellt nicht nur eine Herausforderung, sondern auch eine Chance dar. Die Modulation der Expression von Virulenzmediatoren kann die Transformationsrate in verschiedenen Pflanzenarten erhöhen. Diese Erkenntnisse sind von Interesse, da die richtige Anwendung synthetischer Biologie neue Perspektiven zur gezielten Ingenieurtechnik von Agrobacterium bieten könnte. Dies würde die Entwicklung von Pflanzen mit spezifischen Eigenschaften erleichtern.
Ein bedeutender Pflanzenschädling
In der Pflanzenwelt verursacht Agrobacterium tumefaciens vor allem die sogenannte Kronen-Gallkrankheit und betrifft über 140 Arten von dikotylen Pflanzen. Zu den besonders betroffenen Pflanzen gehören Weinreben, Steinfrüchte, Nussbäume, Zuckerrüben, Meerrettich und Rhabarber. Die Forschung beschreibt die Verbreitung und die ernsthaften Schäden, die dieses Bakterium anrichten kann, insbesondere in der Landwirtschaft, wo es als bedeutender Krankheitserreger gilt.
Die Mechanismen, die es dem Bakterium ermöglichen, DNA zwischen sich und Pflanzenzellen zu transferieren, sind gut untersucht. Meistens besitzen Agrobacterium-Arten Plasmide, die in Pflanzenzellen an Wundstellen injiziert werden. Dieses plasmidale DNA-Material integriert sich in die Chromosomen der infizierten Pflanzenzellen und ermöglicht so eine genetische Umgestaltung. Die Wissenschaftler bezeichnen diesen Vorgang als den einzigen bekannten interköniglichen DNA-Transfer.
Laut dem Artikel von Mitchell G. Thompson und Kollegen, der am 26. Mai 2020 veröffentlicht wurde und zugänglich ist über PubMed, bietet Agrobacterium tumefaciens ein enormes Potenzial in der Pflanzenbiotechnologie, insbesondere hinsichtlich der genetischen Manipulation. Die zukünftigen Arbeiten könnten sich auf die Entwicklung eines synthetischen Biologiewerkzeugsatzes konzentrieren, um die Anpassung und Anwendung von Agrobacterium in der Pflanzentransformation weiter voranzutreiben.
Zusammenfassend ist Agrobacterium tumefaciens nicht nur ein ernst zu nehmender Pflanzenschädling, sondern auch ein wichtiges Forschungsobjekt, das neuen Spielraum in der Pflanzenbiotechnologie eröffnet, während es gleichzeitig die Herausforderungen der Pflanzenabwehrstrategien thematisiert.
