Forscher lösen Rätsel um Salizylsäure-Synthese in Pflanzen

Daniel Lüdke zeigt seinen Kollegen die Ergebnisse der mikroskopischen Untersuchu

Daniel Lüdke zeigt seinen Kollegen die Ergebnisse der mikroskopischen Untersuchung. Foto: Philipp Niemeyer

Team unter Leitung der Universität Göttingen entschlüsselt Mechanismus zum Entstehen des Stresshormons

(pug) Die schmerzlindernde Wirkung von Salizylsäure, einer Substanz, die heute leicht modifiziert als Aspirin verkauft wird, ist seit Jahrtausenden bekannt. Salizylsäure ist nicht nur ein Medikament, sondern auch ein Stresshormon der Pflanzen, das für die Abwehr schädlicher Krankheitserreger unerlässlich ist. Unbekannt war jedoch, wie Pflanzen dieses Hormon erzeugen. Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung der Universität Göttingen hat nun gemeinsam mit der University of British Columbia in Vancouver die Biosynthese der Salizylsäure aufgeklärt. Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Science veröffentlicht.



Bereits die Neandertaler nutzten salizylsäurehaltige Baumrinden zur Schmerzmedikation. Die erste chemische Extraktion von Salizylsäure gelang in den 1820er-Jahren, und eine verbesserte Variante der Salizylsäure wird seit über 120 Jahren als Aspirin vermarktet. Wie die Salizylsäure von Pflanzen gebildet wird, war allerdings weitgehend unbekannt. Vor 20 Jahren etwa entdeckten Forscher in der Modelpflanze Arabidopsis thaliana ein Gen, das entscheidend für die Salizylsäuresynthese ist. Die Göttinger Forscher verwendeten für ihre Untersuchung Arabidopsispflanzen, die ihnen von Yuelin Zhang von der University of British Columbia zur Verfügung gestellt wurden und einen erhöhten Gehalt an Salizylsäure aufweisen.



Wenn in diesen Pflanzen ein Gen bisher unbekannter Funktion (PBS3) nicht funktionsfähig ist, reichert sich eine Vorstufe der Salizylsäure, die Isochorisminsäure, an. Daraus konnte das Göttinger Team die Wirkung des Genprodukts ableiten. Erstautor Dmitrij Rekhter von der Universität Göttingen erläutert den genauen Mechanismus: ‘PBS3 bindet Isochorisminsäure an Glutaminsäure, was zur Bildung der bisher unbekannten Verbindung Isochorismat-9-glutamat führt. Diese sehr instabile Substanz zerfällt spontan in Salizylsäure und ein Nebenprodukt.’ Ausschlaggebend für den Erfolg des Projektes war die enge Zusammenarbeit der Göttinger Arbeitsgruppen von Ivo Feußner, Dr. Marcel Wiermer und Volker Lipka mit der Gruppe von Yuelin Zhang im Rahmen des 2016 gegründeten Internationalen Graduiertenkollegs ‘PRoTECT’.



‘Diese Forschungsergebnisse verbessern unser Verständnis dafür, wie Pflanzen diesen für die Abwehr von Krankheitserregern entscheidenden Regulator synthetisieren, und sie eröffnen neue Möglichkeiten, Pflanzen zu züchten, die resistenter gegen Krankheiten sind’, sagt Feußner. ‘Das ist für die Pflanzenimmunität und damit auch für die Nahrungsmittelproduktion von grundlegender Bedeutung’.



Originalveröffentlichung: Dmitrij Rekhter et al. Isochorismate-derived biosynthesis of the plant stress hormone salicylic acid. Science (2019). science.sciencemag.o­rg/content/365/6452/498.abstract.

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