Rolle von Transportern bei der Multidrug resistance von Botrytis cinerea<\/p>\n
Der Erreger der Grauf\u00e4ule, Botrytis cinerea, geh\u00f6rt zu den Schlauchpilzen und bef\u00e4llt mehr als 230 Pflanzenarten. Unter diesen befinden sich wirtschaftlich wichtige Kulturpflanzen, unter anderem Weintrauben und Erdbeeren, sowie diverse Gew\u00e4chshauskulturen wie Tomaten und Gurken. Ein Pflanzenpathogen kann eine Pflanze nur erfolgreich infizieren, wenn es in der Lage ist, die pflanzliche Abwehr zu \u00fcberwinden. Diese setzt sich aus mechanischen Barrieren, abiotische und biotische Substanzen zusammen. Abiotische Abwehrmechanismen beinhalten die Produktion von z.B. Sauerstoffradikalen. Die biotischen Abwehrmechanismen gehen auf die Synthese von sch\u00e4dlichen Substanzen, z.B. Gerbstoffe (Polyphenole), toxische Substanzen (Tomatin, Rishitin oder Resveratrol) zur\u00fcck. Kann sich das Pflanzenpathogen nicht gegen diese Substanzen sch\u00fctzen, geh\u00f6rt diese toxinproduzierende Pflanze nicht mehr zu seinen Wirtspflanzen. Zur Entgiftung dieser toxischen Substanzen k\u00f6nnen sie aus dem Zytosol nach au\u00dfen oder in die Vakuole abgegeben werden. Dies geschieht durch einen energieabh\u00e4ngigen Export und ist bekannt aus der Medizin, z.B. bei Krebszellen oder bei Bakterien (Mycobacterium tuberculosis). Die Entgiftung durch Exportmechanismen aus den Gruppen der ABC- und MFS-Transporter wurde in der Medizin als MDR (Multidrug Resistenz) bezeichnet, da die Exportsysteme wenig selektiv sind und unterschiedliche Substanzen als Substrat akzeptieren. Potentiell besitzen alle Organismen die F\u00e4higkeit sich mit diesen Mitteln gegen nat\u00fcrliche oder auch k\u00fcnstliche, vom Menschen geschaffene Substanzen zu sch\u00fctzen.Fungizide sind vom Menschen entwickelte f\u00fcr Pilze toxische Substanzen, die in der Medizin oder in der Landwirtschaft verwendet werden um pathogene Pilze zu bek\u00e4mpfen. Durch vermehrten Einsatz synthetischer Fungizide in der Landwirtschaft und im Weinbau entwickelten sich im Laufe der Zeit durch diesen Selektionsdruck resistente Botrytis cinerea-St\u00e4mme, die je nach verwendetem Fungizid eine Modifikation des Wirkorts der toxischen Substanz (z.B. Carbendazimresistenz), eine verringerte Aufnahme durch Ver\u00e4nderung der Membranzusammensetzung (Azolresistenz) oder Metabolisierung aufwiesen (Fenhexamidresistenz). Seit etwa 15 Jahren werden in der Champagne vermehrt Isolate vorgefunden, die einen MDR Ph\u00e4notyp aufweisen. In den letzten Jahren bilden diese Isolate einen immer gr\u00f6\u00dfer werdenden Anteil an der Botrytis cinerea Freilandpopulation und erreichten 2005 und 2006 bereits einen Anteil von 50% an der Gesamtpopulation. Die genetische Grundlage dieser Resistenzen bei Freilandisolate wurde bisher noch nicht untersucht. Untersuchungen mit im Labor erzeugten resistenten Isolaten deuten jedoch auf die Beteiligung von Exportern hin. Die ABC (ATP binding cassette)-Transporter ben\u00f6tigen Energie in Form von ATP, um Wirkstoffe gegen ein Konzentrationsgef\u00e4lle aus der Zelle zu transportieren. Die MFS-Transporter (major facilitator superfamily) geh\u00f6ren zu einem weiteren Typ von Transporter, der m\u00f6glicherweise an der Resistenz von Organismen gegen verschiedene Fungizide beteiligt ist. Sie benutzen einen elektrochemischen Transmembran-Gradienten (der i.a. durch unterschiedliche Protonenkonzentrationen innerhalb der Zelle und im umgebenden Medium gebildet wird) um verschiedene Wirkstoffe aus dem Zellinneren zu exportieren. Bei einer Untersuchung 2006 und 2007 einer Botrytis cinerea-Population aus Weinbergen entlang der Deutschen Weinstra\u00dfe (Weinanbauregion Pfalz) wurde festgestellt, dass 23 bzw. 33% der untersuchten Isolate eine Fungizidresistenz des MDR Typs aufwiesen. Dies war bei Weitem die verbreitetste Form einer Fungizidresistenz. Einzelresistenzen traten vereinzelt gegen Carbendazim, Fenhexamid, Boscalid, Iprodion und Cyprodinil auf.Die MDR Isolate konnten in 3 durch ihre Resistenzspektren unterschiedene MDR Klassen unterteilt werden. Die ersten 2 Klassen zeigten eine leichte bis mittlere Resistenz gegen einen Teil der 7 untersuchten Fungizide, wobei die verschiedenen Klassen gegen einzelne Fungizide besonders resistent waren, MDR 1 z.B. gegen Fludioxonil oder MDR 2 gegen Fenhexamid.Die 3 Klasse (MDR3) zeigte eine leichte bis mittlere Resistenz gegen alle 7 untersuchte Fungizide. Die Multi Drug Resistance ist bei Botrytis cinerea Freilandisolaten in der Weinanbauregion Pfalz daher eine zunehmende Bedrohung des Weinanbaus (der Ertragsmenge und der Weinqualit\u00e4t).Die molekularbiologischen Grundlagen der multiplen Fungizidresistenz von multiresistenten pflanzenpathogenen Pilzen sind bisher nur unzureichend untersucht und die Mechanismen die zu dieser f\u00fchren sind bisher unverstanden. Dies gilt ins Besondere auch f\u00fcr die MDR von B. cinerea Freilandisolaten.Der Grauschimmel besitzt etwa 350 Exportsysteme die zu den Transportern der ABC und MFS Klassen geh\u00f6ren. Durch bioinformatische Analysen konnten 29 ABC und 82 MFS Transporter identifiziert werden, die m\u00f6gliche Kandidaten f\u00fcr einen Ausl\u00f6ser der MDR darstellen, identifiziert werden. Durch eine Macroarray Analyse, einer Methode zur Untersuchung der Genaktivit\u00e4t, es wird festgestellt, wie oft ein Gen abgelesen wird und wie oft dann das gebildete Exportsystem in einer Zelle vorliegt, konnte gezeigt werden, dass bei einer MDR Klasse ein ABC Transporter und bei einer anderen ein MFS Transporter besonders h\u00e4ufig gebildet wird. Diese beiden MDR Transporter sind deshalb m\u00f6gliche Ausl\u00f6ser der multiplen Fungizidresistenz und werden im Moment weitergehend untersucht. Durch molekularbiologische Methoden konnte nachgewiesen werden, dass die \u00dcberexpression eines ABC-Transporters in MDR1 St\u00e4mmen f\u00fcr den MDR-Ph\u00e4notyp verantwortlich ist. Der MDR2 Ph\u00e4notyp wird zurzeit noch untersucht. Der 3 MDR-Ph\u00e4notyp konnte mittels Kreuzungsversuche als eine Kombination aus MDR1 und MDR2 identifiziert werden. Im Freiland ist die Frage von besonderer Bedeutung, ob sich Isolate mit MDR-Ph\u00e4notyp gegen\u00fcber den Wildtyp-Isolaten nur unter einem Selektionsdruck durch Fungizid-Behandlungen oder auch unter nichtselektiven Bedingungen, z.B. im Winter au\u00dferhalb der Vegetationsperiode behaupten k\u00f6nnen. Durch Wachstumsanalysen mit mehren MDR St\u00e4mmen aus jeder Klasse auf k\u00fcnstlichen N\u00e4hrmedien und Wachstumstemperaturen, konnte gezeigt werden, dass die MDR St\u00e4mme im Vergleich zu sensitiven Isolaten kaum Wachstumsnachteile durch die MDR besitzen. In manchen Stresssituationen (oxidativ) zeigen die MDR Isolate sogar bessere Wachstumseigenschaften als sensitive St\u00e4mme.Durch einen Freilandversuch mit sensitiven und MDR Isolaten konnte gezeigt werden, dass sich im Freiland ohne Selektion die sensitiven Isolate durchsetzten. Bei einem geeigneten Selektionsdruck besitzen dann die MDR Isolate durch die Multidrug Resistenz einen gro\u00dfen Vorteil gegen\u00fcber sensitiven Isolaten und akkumulieren in der Population.Durch den Einsatz von Inhibitoren der MDR-Transporter soll dann abschlie\u00dfend untersucht werden, ob durch deren Einsatz in Verbindung mit Fungiziden, die Sensitivit\u00e4t der MDR Isolate gegen\u00fcber diesen erh\u00f6ht werden kann. Dies w\u00fcrde zur Unterdr\u00fcckung der MDR f\u00fchren. Die Ergebnisse dieser Untersuchung k\u00f6nnten einen Beitrag zum Resistenz-Management des Pflanzenpathogens Botrytis cinerea leisten. Bisher gilt noch immer das Motto ?hit hard and hit early?, wobei verschiedene Fungizide eingesetzt werden, um eine Resistenz zu verhindern oder zu verz\u00f6gern. Durch die MDR-Ph\u00e4notypen wird es evt. n\u00f6tig, neue Strategien bei der Bek\u00e4mpfung von resistenten Pathogenen zu entwickeln.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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