Wie sich Weizen erfolgreich gegen Mehltau wehrt

Da Getreide als eines der wichtigsten Grundnahrungsmittel weltweit fungiert – wobei Weizen allein rund zwanzig Prozent der globalen Protein- und Kalorienversorgung abdeckt –, ist die Sicherung der Ernten von zentraler Bedeutung. Da die Produktion jedoch stetig durch Pflanzenkrankheiten wie den Weizenmehltau gefährdet wird, sucht die Forschung nach nachhaltigen Alternativen zum Einsatz von Fungiziden. Ein vielversprechender Ansatz ist der Anbau genetisch resistenter Weizensorten. Das Problem dabei: Der Mehltau entwickelt sich schnell weiter und kann die natürlichen Abwehrmechanismen der Pflanzen oft erfolgreich umgehen. Ein Forschungsteam der Universität Zürich hat nun jedoch einen neuen Mechanismus entdeckt, mit dem der Pilz das Immunsystem des Weizens austrickst. Diese Erkenntnisse eröffnen neue Wege für die gezielte Züchtung robusterer Sorten, bei denen solche Resistenzdurchbrüche künftig seltener auftreten.

Natürliche Resistenzen nutzen

Ein Team des Instituts für Pflanzen- und Mikrobiologie der Universität Zürich hat nun detailliert untersucht, wie es dem Mehltau gelingt, den Weizen trotz vorhandener Resistenzgene zu infizieren. Dabei entdeckten die Forschenden ein bisher unbekanntes Wechselspiel zwischen den Resistenzfaktoren der Pflanze und den Krankheitsfaktoren des Pilzes. Der Mehltau schleust hunderte kleiner Proteine, sogenannte Effektoren, in die Wirtszellen ein, um die Infektion zu fördern. Zwar kann der Weizen einzelne dieser Effektoren durch spezifische Resistenzproteine erkennen und so eine schützende Immunantwort auslösen, doch der Pilz passt sich an: Er verändert die erkannten Effektoren oder verliert sie schlichtweg, um unentdeckt zu bleiben. Laut Zoe Bernasconi erlaubt dieses vertiefte Verständnis nun einen gezielteren Einsatz von Resistenzgenen, um das Zusammenbrechen der pflanzlichen Abwehr künftig zu verhindern oder zumindest deutlich zu verlangsamen.

Weizen wird von Pilz doppelt ausgetrickst

Das Forschungsteam identifizierte konkret einen neuen Mehltau-Effektor namens AvrPm4, der normalerweise von dem bekannten Weizen-Resistenzprotein Pm4 erkannt wird. Überraschenderweise gelingt es dem Pilz jedoch, diese Resistenz zu überwinden, ohne den Effektor AvrPm4 zu verändern oder zu verlieren. Der Pilz nutzt hierfür einen raffinierten Trick: Er verfügt über einen zweiten Effektor, der die Erkennung von AvrPm4 durch die Pflanze aktiv verhindert. „Wir vermuten, dass die Funktion von AvrPm4 für den Pilz überlebenswichtig ist und deshalb im Laufe der Evolution dieser ungewöhnliche Mechanismus entstanden ist“, so Bernasconi.

Besonders spannend an dieser Entdeckung ist die doppelte Funktion des zweiten Effektors. Dieser maskiert nicht nur den ersten Effektor, sondern wird seinerseits von einem weiteren Resistenzprotein des Weizens erkannt. Dies eröffnet völlig neue Möglichkeiten für die Landwirtschaft. „Durch Kombination der beiden Resistenzproteine in derselben Weizensorte könnte es somit gelingen, den Pilz in eine evolutionäre Sackgasse zu locken, in der er der Immunantwort von Weizen nicht mehr entfliehen kann“, sagt Lukas Kunz

Neue Ansätze für resistentere Weizensorten

Das neu gewonnene Wissen bietet weitreichende Möglichkeiten für den Pflanzenschutz. „Weil wir diese Mechanismen und die involvierten Krankheitsfaktoren des Pilzes nun kennen, können wir effektiver verhindern, dass Mehltau die Resistenz von Weizen durchbricht“, sagt Prof. Beat Keller. So könnten künftig Monitoringmassnahmen des Mehltauerregers dazu dienen, resistente Weizensorten gezielt dort anzubauen, wo sie die maximale Wirkung entfalten. Ein weiterer vielversprechender Ansatz ist die geschickte Kombination verschiedener Resistenzgene in neuen Sorten. „Theoretisch könnten solche Massnahmen die Entwicklung neuer krankheitserregender Pilzstämme deutlich verlangsamen“, so Keller.

Das Forschungsteam konnte bereits erste erfolgversprechende Versuche im Labor durchführen, bei denen Resistenzgene so kombiniert wurden, dass sowohl der Effektor AvrPm4 als auch der zweite, maskierende Effektor ausgeschaltet wurden. Inwieweit sich dieser strategische Ansatz jedoch im praktischen Feldanbau bewährt, muss in kommenden Untersuchungen erst noch bestätigt werden.

Quelle

Universität Zürich (01/2026)