Genetische Studie deckt auf, wie biologische Bekämpfungsmittel den Weinreben helfen, Pilzkrankheiten zu widerstehen

Forscher eines internationalen Teams haben mit Hilfe fortschrittlicher genetischer Analysen untersucht, wie Weinreben auf biologische Bekämpfungsmittel reagieren, wenn sie mit Neofusicoccum parvum, einem Pilz, der mit dem Botryosphaeria-Sterben in Verbindung gebracht wird, konfrontiert sind. Diese Krankheit stellt weltweit eine große Bedrohung für Weinberge dar, insbesondere da der Klimawandel den Stress für die Pflanzen und den Krankheitsdruck erhöht. Die Studie, die kürzlich in der Fachzeitschrift Phytopathology veröffentlicht wurde, konzentrierte sich auf zwei Rebsorten, Chardonnay und Tempranillo, und untersuchte, wie sie auf molekularer Ebene reagieren, wenn sie durch zwei verschiedene biologische Bekämpfungsmittel geschützt werden: Bacillus subtilis PTA-271 und Trichoderma atroviride SC1.

Die Forschungsarbeiten wurden im Rahmen des BIOVIGNE-Programms mit Unterstützung der französischen Regionalbehörden und Industriepartner durchgeführt. Die Wissenschaftler brachten die biologischen Schädlingsbekämpfungsmittel auf die Weinstöcke auf und beimpften sie anschließend mit N. parvum. Einige Tage nach der Behandlung wurden Blattproben für die RNA-Sequenzierung (RNA-seq) entnommen, eine Methode, mit der die Forscher feststellen können, welche Gene in der Pflanze unter verschiedenen Bedingungen aktiv sind. Die Ergebnisse wurden mit quantitativer Echtzeit-PCR (qRT-PCR) validiert, einer Technik, die Veränderungen in der Genexpression bestätigt.

Die bioinformatische Analyse umfasste die Qualitätskontrolle der genetischen Daten, das Trimmen der Sequenzen, die Anpassung an das Genom von Vitis vinifera und die Identifizierung von Genen, die je nach Behandlung unterschiedlich exprimiert wurden. Die Forscher führten auch eine funktionelle Anreicherungsanalyse durch, um zu verstehen, welche biologischen Prozesse betroffen waren.

Die Ergebnisse zeigen, dass Chardonnay und Tempranillo unterschiedliche Gruppen von Genen aktivieren, wenn sie N. parvum ausgesetzt und durch biologische Bekämpfungsmittel geschützt sind. Bei Chardonnay betrafen die wichtigsten Veränderungen Signalwege, die mit Terpenen und Carotinoiden zusammenhängen - Verbindungen, die häufig mit der Pflanzenabwehr und dem Aroma in Verbindung gebracht werden. Bei Tempranillo konzentrierte sich die Reaktion eher auf den Aminosäuretransport und die Photosynthese. Chardonnay, der durch Bacillus subtilis PTA-271 geschützt wurde, zeigte eine erhöhte Aktivität in Phenylpropanoid-Stoffwechselwegen und anderen sekundären Stoffwechselprozessen, die für ihre Rolle bei der Pflanzenabwehr bekannt sind. Im Gegensatz dazu löste Trichoderma atroviride SC1 bei Tempranillo umfassendere metabolische Veränderungen aus.

Wichtig ist, dass in der Studie potenzielle molekulare Marker in Weinblättern identifiziert wurden, die helfen könnten, zwischen gesunden Pflanzen, die durch biologische Bekämpfungsmittel geschützt sind, und solchen, die von N. parvum infiziert sind, zu unterscheiden. Diese Marker könnten zur frühzeitigen Erkennung von Krankheiten oder zur Überwachung der Pflanzengesundheit in Baumschulen und Weinbergen eingesetzt werden und stellen ein praktisches Hilfsmittel für die Erzeuger dar.

Derzeit gibt es keine wirksamen chemischen Behandlungsmethoden für Stammkrankheiten der Rebe wie das Botryosphaeria-Sterben. Der Einsatz von biologischen Bekämpfungsmitteln wird als vielversprechende Alternative für eine nachhaltige Bewirtschaftung von Weinbergen angesehen. Indem sie verstehen, wie diese Mittel auf genetischer Ebene in verschiedenen Rebsorten wirken, hoffen die Forscher, bessere Strategien zur Prävention und Bekämpfung von Krankheiten zu entwickeln.

Die RNA-seq- und qRT-PCR-Analysen wurden auf spezialisierten Plattformen durchgeführt, die mit den Projektpartnern verbunden sind. Die Arbeit liefert neue Beweise für nicht-chemische Ansätze zur Bekämpfung von Stammkrankheiten der Rebe und unterstreicht die Bedeutung von Instrumenten zur Früherkennung auf der Grundlage molekularer Biomarker.

Die Studie wurde von Catarina Leal, Larissa Heck, Idir Saber, Dina Aggad, Nicolas Richet, David Gramaje, Josep Armengol, Florence Fontaine und Patricia Trotel-Aziz geleitet. Ihre Forschung bietet neue Erkenntnisse darüber, wie Weinreben mit biologischen Methoden statt mit herkömmlichen chemischen Behandlungen vor ernsthaften Pilzbedrohungen geschützt werden können.