Israelische Forscher an der Hebräischen Universität Jerusalem haben ein neues molekulares Sensorsystem entwickelt, das schädliche Krankheiten in Nutzpflanzen, darunter Kartoffeln und Tomaten, erkennt.
Die Früherkennung von Krankheiten wie Kraut- und Knollenfäule kann dazu beitragen, die globale Ernährungsunsicherheit zu verringern. Diese Krankheit ist eine der Hauptursachen für Verluste bei der Kartoffel- und Tomatenernte mit einem geschätzten jährlichen Schaden von 6.5 Milliarden US-Dollar weltweit. Im Anfangsstadium ist diese Krankheit schwer zu erkennen, da die Blätter keine äußeren Anzeichen zeigen.
In einem im The Plant Journal veröffentlichten Artikel zeigten die Forscher den Einsatz gentechnischer Techniken zur Entwicklung neuer Kartoffelsorten, die charakteristische Proteine produzieren. Diese Proteine fungieren als biologischer Sensor, der an die Chloroplasten in Pflanzenzellen gesendet werden kann, wo die Photosynthese stattfindet.
Mit empfindlichen Kameras, die die vom Sensor gesendeten Signale erfassen können, konnten die Wissenschaftler räumliche Informationen über die gesamte Anlage gewinnen. Die resultierenden Bilder halfen dabei, den physiologischen Zustand der Pflanze während der gesamten Entwicklungszeit der Kartoffelkrankheit zu verfolgen.
Die Studie zeigte auch, dass das Protein erkrankte Blattbereiche bereits in den ersten unsichtbaren Stadien erkennt. Eine andere Entdeckung legt nahe, dass mit Krautfäule infizierte Bereiche im Vergleich zum Rest des Blattes durch eine höhere photosynthetische Aktivität gekennzeichnet sind. Dies weist darauf hin, wie der Erreger die Blattproduktivität in den frühen Stadien der Krankheit aufrechterhält und sogar verbessert, um seine Entwicklung in der Pflanze zu „maskieren“, sagten die Forscher.
Die Entwicklung fortschrittlicher biotechnologischer Werkzeuge zur Früherkennung von Pflanzenkrankheiten könnte zu zukünftigen Forschungsdurchbrüchen beim Verständnis des Pathogenitätsprozesses und zur Minimierung landwirtschaftlicher Schäden führen.