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M4F News: Healthy Communication

Esca & Co is actually a stress conditoin - the causing fungi can live many years in the grapevine trunk without causing symptoms. When the plant is exposed to climate stress, as it happens more and more often even in our region, the fungus can sense this and kills its host. In a cooperation with the Institute for Bioactive Compounds (IBWF) in Kaiserslautern we could show that the stressed host accumulates ferulic acid, because this precursor of the wood substance lignin cannot be integrated. The fungus Neofusicoccum parvum has "learnt" to recognise ferulic acid as signal for the crisis of its host and responds bei producing Fusicoccin A, by which it drives the host into suicide, such that it can scavenge the corpse and extract the energy to generate spores for searching a new host. But what happens, when the host is healthy? Then the fungus generates 4-Hydroxyphenyl Acetic Acid, acting as growth promoter that manipulates host immunity in a way that the compound pterostilbene cannot be formed - this is the defence compound targeted against this fungus. Thus, in the absence of climate stress, the fungus might even be beneficial. Can we modulate this sophisticated chemical communication in a way that even under climate stress 4-Hydrophenyl Acetic Acid continues to be formed? This would suppress the outbreak of the disease. That is exactly what we try in frame of our project Microbes for Future (M4F) supported by the Strategic Funds of the KIT presidium. Our work on "healthy communication" has now appeared in the high-ranking journal Plant Cell & Environment:

202. Flubacher NS, Baltenweck R, Hugueney P, Fischer J, Thines E, Riemann M, Nick P, Khattab IM (2023) The fungal metabolite 4-hydroxyphenylacetic acid from Neofusicoccum parvum modulates defence responses in grapevine. Plant Cell & Environment, doi 10.1111/pce.14670 - pdf

 

 

 

 

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M4F - Microbes for Future

Wir wollen Mikroben im Boden nutzen, um Weinreben gegen die durch den Klimawandel bedingte Esca-Krankheit zu wappnen.

Der Klimawandel ist auch in unserer Region angekommen. Die heißen und trockenen Sommer hinterlassen auch im Weinbau immer mehr Spuren. An sich harmlose Pilze, die als zumeist friedliche "Mitesser" im Holz des Weinstocks siedeln, werden plötzlich zu üblen Killern, die ihre Wirtspflanze binnen weniger Tage mit Giftstoffen umbringen und dann die Energie der Leiche nutzen, um sich der sexuellen Fortpflanzung hinzugeben und dann über die Sporen sich einen neuen, ertragreicheren Wirt zu suchen. Es handelt sich nicht um eine neue Krankheit. Die erste Beschreibung dieses sogenannten apoplektischen Zusammenbruchs stammt aus dem im frühen Mittelalter herausgegebenen Buch Kitab al Filaha, das damals das gesammelte landwirtschaftliche Wissen der arabischen Welt wiedergab. Freilich ist dieses Phänomen, unter den Winzern auch als Esca-Syndrom bekannt (weil das Holz zunderartig, lateinisch esca, zersetzt wird) immer häufiger geworden. Allein im Elsass werden die 2018 durch Esca verursachten Schäden auf mehr als 1 Mrd. € geschätzt.

In unseren früheren Forschungen konnten wir zeigen, dass die Apoplexie von einer fehlgeleiteten chemischen Kommunikation zwischen dem gestressten Wirt und dem Pilz verursacht wird. Wir konnten ebenfalls zeigen, dass manche Europäischen Wildreben in der Lage sind, diese Kommunikation zu ihren Gunsten zu verändern und so resistent sind. Wenn wir ein Verfahren finden, dies auch in unseren anfälligen Kulturreben hinzubekommen, könnten wir so den Weinbau klimafest machen.

Genau dies ist das Ziel unseres Projekts „Microbes for Future“. So wie wir eine Darmflora haben, die für unser Immunsystem wichtig ist, besitzen Pflanzen in ihrem Wurzelraum ein sorgsam gepflegtes Pflanzenmikrobiom. Wir wollen nun herausfinden, wie sich dieses Mikrobiom von kranken und gesunden Reben unterscheidet und ob wir es günstig beeinflussen können. Dazu wollen wir sogenannte terra preta (Schwarzerde) einsetzen und untersuchen, wie wir dadurch das Mikrobiom und das pflanzlichen Immunsystem verbessern können.

Das Projekt ist eine interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen dem Botanischen Institut (Prof. Dr. Peter Nick) und dem Institut für Biologische Grenzflächen V (Prof. Dr. Anne Kaster) und wird aus dem Strategiefond des Präsidiums gefördert.