Maisbeulenbrand - Neue Erkenntnisse zum Wirkmechanismus

Bonn (DMK) – Forschende der Universität Bonn haben gemeinsam mit weiteren Forschungsgruppen den Infektionsprozess des Mais-Schadpilzes Ustilago maydis (Maisbeulenbrand) untersucht und sind dabei zu neuen Erkenntnissen gelangt. Das Deutsche Maiskomitee e. V. (DMK) weist auf eine kürzlich in der Fachzeitschrift New Phytologist erschienene Studie hin. In dem Schadpilz konnte ein virulentes Gen-Cluster identifiziert werden, das auf den Auxin-Signalweg der Maispflanze zugreift, über den das Zellwachstum gesteuert wird. Durch diese gezielte Kontrolle kann sich der Maisbeulenbrandpilz leichter im Mais ausbreiten.

Im Fokus der Forschung standen der durch die Pilzinfektion ausgelöste Wucherungsprozess der Gallen und die damit verbundenen Wirkmechanismen. Die Gallen bieten dem Schadpilz ein reichhaltiges Nährstoffangebot an, wodurch sich dort in fortgeschrittenem Wachstumsstadium des Pilzes auch die Sporen bilden, die dem Maisbeulenbrand zur Vermehrung dienen. Die Ausbildung dieser wulstigen Gallen am Mais hat für den Pilz jedoch noch einen weiteren entscheidenden Nutzen. Das massive Wachstum schwächt das Immunsystem der Maispflanze, da große Teile der ihr zur Verfügung stehenden Energie in die Ausbildung der Gallen wandert, was dem Pilz wiederum die Infektion erleichtert.

Die Gallenbildung gelingt dem Pilz durch bestimmte Molekülcluster, die sich aus fünf nebeneinanderliegenden Genen zusammensetzen, deren Identifikation den Forschenden gelungen ist (Tip1 bis Tip5). Diese Pilz-Moleküle, auch Tip-Effektoren genannt, sind in der Lage an ein bestimmtes Protein (Topless) der Maispflanze anzudocken, das als eine Art zentrale Schaltstelle verstanden werden kann, an der verschiedenste Signalwege entlanglaufen. Der Maisbeulenbrand sucht und manipuliert exakt solche Signalwege, die ihm nützen und jene ohne Nutzen werden nicht beeinflusst. Der Mais wird sozusagen vom Maisbeulenbrand umprogrammiert.
Die Forschungserkenntnisse leisten einen wichtigen Beitrag zur Grundlagenforschung. Das Verständnis solcher Infektionsprozesse und Pflanzenkrankheiten ist essentiell, um zukünftig potenzielle Wege zu finden, diese effektiver zu bekämpfen oder auch resistente Sorten zu züchten.