Gemeinsam mit der ersten vollständig entschlüsselten <a href=http://mips.gsf.de/genre/proj/ustilago>Genomsequenz</a> eines biotrophen Pflanzenschädlings - von Ustilago maydis - lieferte ein internationales Forscherteam überraschende Einsichten in die Infektionsstrategie des Maisbrandpilzes.Entschlüsselt: Der Maisbrandpilz Ustilago maydis <% image name="Maiskolben_Pilz" %><p>
<small> Von Ustilago maydis verursachte "Gallen" auf einem Maiskolben. Nur wenigen pilzlichen Pflanzenschädlingen gelingt es, sich in einer Wirtspflanze zu vermehren, ohne dass diese zu Abwehrmechanismen greift. Foto: Michael Bölker </small>
Anders als viele pflanzenpathogene Mikroorganismen, welche die befallene Pflanze umbringen und sich von dem abgestorbenen Pflanzenmaterial ernähren, bevorzugt Ustilago eine scheinbar harmlosere Strategie. Er vermehrt sich in den Blättern und Blüten der Maispflanze, ohne dass es zu einer Abwehrreaktion der Pflanze kommt. Auf noch unbekannte Weise löst der Pilz dabei die Bildung großer Wucherungen (Gallen) aus, in denen er von der Pflanze mit Nährstoffen versorgt wird. Diese Gallen sind das auffälligste Symptom befallener Maispflanzen und können eine beträchtliche Größe erreichen.
Auf den ersten Blick verriet das Genom - es besteht aus 20,5 Megabasen und enthält etwa 6900 Protein-codierende Gene - den Forschern allerdings nicht, warum Ustilago über eine so effiziente Weise der Infektion verfügt. Auffällig war lediglich, dass sich in seinem Genom nur relativ wenige jener Gene finden, wie sie andere pilzliche Pflanzenerreger nutzen: Solche Gene kodieren für Toxine oder für Enzyme, die Zellwände abbauen und auf diese Weise ihre Wirte schädigen oder sogar abtöten.
Eine überraschende Erkenntnis brachte erst die sorgfältige Analyse der Genomsequenz. An mehreren Stellen im Genom von Ustilago fanden sich insgesamt 12 Gencluster; die darin enthaltenen Gene wiederum kodieren für Proteine, die der Pilz durch seine Zellmembranen nach außen abgibt. Nahezu alle diese Gene, so ergab eine genomweite Analyse der Genexpression mit Hilfe von DNA-Mikroarrays, werden im Verlauf der Infektion angeschaltet. Mehr noch: Einige dieser Gencluster sind für die Infektion unerlässlich. Fehlen sie, bleibt die Pilzinfektion im Anfangsstadium stecken.
"Wir nehmen an, dass es sich bei diesen sezernierten Proteinen um die entscheidenden Komponenten einer bisher unbekannten Strategie der Pflanzeninfektion handelt", so Regine Kahmann, Direktorin am Marburger MPI. Mit Hilfe der abgesonderten Proteine gelingt es dem Pilz vermutlich, "die Wirtspflanze von seiner Harmlosigkeit zu überzeugen": Der Erreger kann sich nun ungestört in der Pflanze ausbreiten und wird von ihr sogar mit Nährstoffen versorgt.
<small> Die mit Ustilago infizierten Maiskolben gelten in Mexiko, dem Herkunftsland des Maises, als Delikatesse. In der Mythologie der Azteken nimmt Ustilago sogar den Platz des Nektars ein: Der altmexikanische Name für den Maisbrandpilz, "huitlacoche" oder auch "cuitlacoche", bedeutet "Speise der Götter". </small>
