20.11.2020

N-Hydroxypipecolinsäure ist ein genereller Aktivator der systemischen Immunität bei Pflanzen.

Aufgrund ihrer Expertise auf dem Gebiet der pflanzlichen Immunität haben Tina Romeis vom IPB und Tiziana Guerra vom Leibniz-Institut für Gemüse- und Zierpflanzenbau jüngst einen Kommentar für die Zeitschrift Journal of Experimental Botany verfasst. In ihrem Artikel diskutieren die Autorinnen eine Studie von Anika Schnake et al. über die Rolle von N-Hydroxypipecolinsäure (NHP) in der systemisch erworbenen Immunantwort von Pflanzen. N-Hydroxypipecolinsäure entpuppt sich zunehmend als das langgesuchte Schlüsselmolekül im Signal-Szenario der systemischen Pflanzenimmunität. Es wird durch Pathogenbefall induziert, sammelt sich 24 Stunden nach der lokalen Infektion in den distalen Blättern an und ist für die Aktivierung der systemischen Krankheitsresistenz zwingend erforderlich. Auch sein Vorläufermolekül, die Pipecolinsäure (Pip) weist immunregulatorische Eigenschaften auf. Die biochemische Quantifizierung der Pip- und NHP-Metabolitenspiegel während der Infektion stellte die Pflanzenforschung jedoch bisher vor große technische Schwierigkeiten und gelang daher kaum. Diese Lücke haben Schnake et al. nun geschlossen.

Mit Hilfe von sechs verschiedenen Phytopathosystemen, bestehend aus ein- und zweikeimblättrigen Pflanzenarten und ihren natürlichen Pathogenen, konnten Schnake et al. die absoluten Metabolitenkonzentrationen von NHP und Pip im Zeitverlauf der Infektionen quantifizieren. Dabei zeigten die basalen NHP-Spiegel bei nicht-infizierten Pflanzen ein niedriges bis nicht nachweisbares Niveau, während sie durch den Pathogenbefall auf die zwei- bis zehnfache Menge anstiegen. Auch die externe Applikation von NHP auf Gurken-, Tabak-, und Gerstenblätter löste bei diesen Pflanzen eine erworbene Resistenz aus. Bei nachfolgenden Infektionen mit den jeweiligen pflanzenspezifischen Pathogenen zeigten sich weniger Krankheitssymptome. Schnake et al., so die Autorinnen, dokumentieren mit ihrer Studie eine Gesamtpräsenz des NHP-Signalweges und zementieren seine Rolle als generellen, konservierten Aktivator der systemischen pflanzlichen Immunantwort. Romeis und Guerra betrachten Schnakes Ergebnisse nicht nur im Gesamtkontext der Erkenntnisse auf diesem Gebiet, sondern formulieren zudem einen kritischen Ausblick mit weiterführenden Fragen.  

Referenz:
T. Guerra & T. Romeis. N-hydroxypipecolic acid: a general and conserved activator of systemic plant immunity. Journal of Experimental Botany 71 (20), 6193–6196, https://doi.org/10.1093/jxb/eraa345