Molekulare Zellbiologie (Prof. Dr. Peter Nick)

Fritz-Haber-Weg, Gbd. 30.43 (Biologieturm), 5. Stock. e-mail. So finden Sie uns

Interview in Biospektrum

Living is Searching (Springer-Nature 2023)

Sekretariat

• Frau Nicole Williams, R501, Tel. 0721-608 42142

Protoplasma

Die Zeitschrift für Zellbiologie mit der längsten Tradition. mehr...

Biohacking mit Pyriculol

Etwa die Hälfte der Lebensformen auf unserem Planeten leben als Parasiten. Die unfreiwilligen "Wirtsorganismen" wehren sich mit Immunsystemen. Auch Pflanzen verfügen über Immunität, die jedoch völlig anders aufgebaut ist als unser Immunsystem. Die Komplexität ist jedoch durchaus vergleichbar und ist aus einem evolutionären Wettrüsten zwischen Pflanzen und ihren Parasiten entstanden. Zunächst gibt es eine breite basale Immunität, die gegen ganze Gruppen Organismen (etwa alle Bakterien oder alle Pilze) wirkt. Jedoch ist Evolution immer im Fluss - die Pflanzenpathogene entwickelten daher Signale, sogenannte Effektoren, mit denen sie die auf dem Stresshormon Jasmonsäure aufgebaute basale Immunität ausschalten können. In der nächsten Runde des Wettlaufs entwickelten manche Pflanzen dann Proteine, die solche manipulativen Signale erkennen und die Immunität wieder anschalten können. Häufig wird dann als letzte Bastion über Salicylsäure (übrigens der natürliche Vorläufer von Aspirin) ein Selbstmordprogramm eingeleitet, so dass die befallene Zelle durch ihr Opfer den Angreifer mit in den Tod reisst, so dass die Nachbarzellen geschützt sind. Wir zeigen nun, wie der Erreger des Reisbrands, eine Pilzkrankheit mit massiven Folgen für die Ernährungssicherheit in vielen asiatischen Ländern, eine neue, geradezu teuflisch raffinierte, Methode entwickelt hat, um das Immunsystem seiner Wirtspflanze zu "hacken": Er produziert das Polyketid Pyriculol, das in seiner Struktur das Abwehrhormon Salicylsäure (übrigens der natürliche Vorläufer von Aspirin) imitiert. Diese Imitation spart jedoch wichtige Funktionen von Salicylsäure fein säuberlich aus: zwar wird der Zelltod eingeleitet und die basale (von Jasmonsäure abhängige) Immunität abgeschaltet, aber die Bildung von Abwehrstoffen, die die Kamikazestrategie des Opfertods erst wirksam machen unterbleibt. Gleichzeitig werden die benachbarten Zellen mit falschem Alarm nervös gemacht, so dass sie sich schon umbringen, bevor der Pilz überhaupt angekommen ist. Diese raffinierte Geschichte wurde von Dr. Junning Ma, der mit einem Chinese Scholarship Council Stipendium bei uns promoviert hat, zutage gefördert und ist nun im Journal of Experimental Botany erschienen

Veröffentlichung

225. Ma J, Morel JB, Riemann M, Jacob S, Nick P. Pyriculol-mediated defence potentiation in rice: a non-pathogenic secondary metabolite enhances host immunity against Magnaporthe oryzae. J Exp Bot, 10.1093/jxb/erag061 - pdf

Der neue "Strasburger"

Vor 127 Jahren begründete Eduard Strasburger das Lehrbuch der Botanik. Jetzt ist die 38. Auflage erschienen - damit ist der Strasburger das Biologielehrbuch mit der längsten Geschichte. Peter Nick steuerte einige 100 Seiten zu den Themen Struktur und Funktion des Pflanzenkörpers und pflanzliche Entwicklung bei. Der "Strasburger" verfolgt den Anspruch, das gesamte Wissen über Pflanzen umfassend, aktuell und dennoch gefiltert darzustellen. Auch wenn es noch nie so einfach war, sich Informationen zu beschaffen, besteht das Problem zunehmend darin, nach relevant und irrelevant zu filtern. Lehrbücher sind also nicht obsolet, sie sind wichtiger denn je. mehr...

FKI

Der Lehrpreis des Landes 2015 ging an Peter Nick and Mathias Gutmann. Mit dem Preisgeld bauten wir das Forum auf, um über die Grenzen von Fakultäten und Disziplinen kontroverse Themen zu hinterfragen und zu diskutieren. Im WS 2025-2026 geht es um ein zentrales Konzept der Biologie, die Zelle. mehr...

ARTTI Podcast über Gentechnik in der Landwirtschaft. mehr...

Mikrotubuli und die Hunde der Hölle

Zerberus, der dreiköpfige Höllenhund bewacht in der griechischen Mythologie das Totenreich Hades. Herkules gelang es, den Hund an die Leine zu nehmen und so in die andere Welt vorzudringen. Es scheint, als ob diese Metapher auch für die pflanzliche Immunreaktion taugt: bei der sogenannten Hypersensitiven Reaktion begeht die befallene Zelle Harakiri und reißt den Angreifer mit in den Tod. Ausgeführt wird dieser zelluläre Selbstmord über sogenannte Metacaspasen, proteinabbauende Enzyme, deren Namen sich von den Caspasen ableitet, dem Gegenstück bei der tierischen Apoptose (die Proteine sind aber nicht evolutionär verwandt). Wie wird jedoch verhindert, dass diese Höllenhunde nicht auch bei gesunden Zellen loswüten und Tod und Verderben bringen? Wir haben diese Frage an Zellen der Weinrebe untersucht und herausgefunden, dass die zentrale Metacaspase 5 an die Mikrotubuli, einem wichtigen Bestandteil des pflanzlichen Zellskeletts, gebunden sind. Wenn die Zelle eine Attacke wahrnimmt (im Experiment durch ein chemisches Signal simuliert), baut sie die Mikrotubuli ab und lässt damit Zerberus von der Leine, der binnen weniger Stunden ganze Arbeit leistet. Wir zeigen dies in einer Verbindung von zellbiologischen und biochemischen Ansätzen und haben damit eine zuvor unbekannte Funktion der Mikrotubuli gefunden.

Veröffentlichung

222. Zhu X, Zhang K, Gong P, Riemann M, Nick P (2025) Unleash the Dogs of Death: Vitis Metacaspase 5, Microtubules, and Hypersensitive Response. Plant Cell Reports, doi 10.1007/s00299-025-03567-x - pdf

Neues Projekt im Bereich Vertical Farming

Am 1. November beginnt ein neues Kooperationsprojekt mit dem Start-up Vertical Farming und dem Max-Rubner-Institut, gefördert vom Bundesministerium für Landwirtschaft, Ernährung und Heimat. Laufzeit ist drei Jahre. In einem vom Land Baden-Württemberg geförderten Vorgängerprojekt wurde in der Versuchsanstalt des JKIP ein Prototyp für eine Vertical Farm Installation getestet, bei dem die Bildung von wertgebenden Inhaltsstoffen durch wiederholte Schwerkraftreizungen stimuliert wurde. In diesem Zusammenhang wurde entdeckt, dass durch Aeroponik (Besprühen mit einem Nährstoffnebel) das Wurzelwachstum in bisher nie gekanntem Ausmaß gesteigert werden kann. Das neue Projekt will nun diese Entdeckung weiterentwickeln. Es geht um hochpreisige Rhizompflanzen wie Ingwer, Curcuma oder Wasabi. Um die kostbaren Produkte vor Befall durch Krankheitserreger zu schützen wird eine neue Technologie getestet, wobei die Wurzeln mit von uns identifizierten Wurzelbakterien behandelt werden, die in der Lage sind, das pflanzliche Immunsystem zu stimulieren. Auf diese Weise hoffen, wir, dass man nicht nur chemische Pflanzenschutzmittel vermeiden kann, sondern auch auf die im Bereich Vertical Farming extremen Quarantänestandards verzichten kann, was die Kosten stark absenken und den Wirkungskreis dieser neuen Anbaumethode beträchtlich erweitern würde.

EvoDevo der Artbildung

"Art" ist ein zentraler biologischer Begriff und wird in der Regel im Sinne von Fortpflanzungsgemeinschaft verstanden. Dieser Artbegriff funktioniert bei Tieren sehr gut, weil hier Paarungen zwischen Individuen verschiedener Arten in der Regel nicht funktionieren oder steril bleiben (klassisches Beispiel wäre das Maultier). Pflanzen wählen jedoch ihren Geschlechtspartner nicht selbst, sondern nutzen die Hilfe von Insekten dafür. Außerdem können Pflanzen bei Störungen der geschlechtlichen Fortpflanzung sich mit asexueller Fortpflanzung behelfen. Was ist nun eine "Art" bei Pflanzen? Dr. Sascha Wetters hat hierzu ein neues Konzept vorgeschlagen, wonach Gene, die Blütenform oder -geometrie verändern Treiber der Artbildung sind. Um diese Idee zu prüfen, hat er sich eine harte Nuss vorgenommen - die Gattung Salbei, mit über 1000 bekannten Arten, eine der vielfältigsten Gattungen überhaupt. Hier kann er zeigen, dass eine Verdopplung des Genschalters GLOBOSA dazu führte, dass Salbei bei Besiedlung der Neuen Welt über Vergrößerung seiner Blüten und Veränderung ihrer Asymmetrie neue Bestäuber, nämlich Kolibris, rekrutieren konnte, wodurch zahlreiche neue Arten entstanden. Damit schlägt er eine Brücke zwischen Entwicklungsbiologie und Evolution. Diese Arbeit ist nun veröffentlicht worden:

217. Wetters S, Nick P (2025) B-class gene GLOBOSA – a facilitator for enriched species diversity of Salvia in the New World? Plant Biol, 10.1111/plb.70002 - pdf

Gemeinsam mit Partnern in Colmar und Basel versuchen wir im Projekt "Roots of Resilience" die Immunität von Weinreben über von uns identifizierte Wurzelmikroben zu stimulieren mehr...

Gemeinsam mit dem start-up Vertical Farm Tech und dem Max-Rubner Institut entwickeln ihr im Projekt "VFT4Hero" eine Vertical Farm Strategie für die Superfood-Pflanzen Ingwer, Curcuma und Wasabi.