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Schwefel Stark durch Schwefel – Schutzmechanismus von Pflanzen entschlüsselt

Redakteur: Dr. Ilka Ottleben

Die Zeit des sauren Regens ist vorbei, der Schwefelgehalt im Boden hat sich von einst hundert auf fünf bis zehn Kilogramm pro Hektar reduziert. Für ein gesundes Pflanzenwachstum ist das zu wenig. Forscher der Karl-Franzens-Universität Graz haben nun erstmals die Bedeutung von Schwefel für die Widerstandsfähigkeit von Pflanzen gegen virale Krankheitserreger belegt und den Mechanismus der Immunreaktion entschlüsselt.

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Graz/Österreich – Dass Getreide und andere Nutzpflanzen auf schwefelarmen Böden schlecht wachsen und besonders anfällig für Viren und Pilzbefall sind, ist bekannt. In der Landwirtschaft wird daher mit Schwefel gedüngt. Warum dieses chemische Element so wichtig ist, hat der Grazer Pflanzenwissenschafter PD Dr. Bernd Zechmann nun geklärt. In Zusammenarbeit mit Instituts-Kollegin Ao.Univ.-Prof. Dr. Maria Müller, DiplomandInnen und KooperationspartnerInnen der Ungarischen Akademie der Wissenschaften ist er im Rahmen eines vom Österreichischen Wissenschaftsfonds FWF geförderten Projekts den Vorgängen im pflanzlichen Immunsystem auf die Spur gekommen.

„Pflanzen nehmen Schwefel in Form von Sulfat (SO4) aus dem Boden auf. Sie verwandeln es erst zu Sulfit (SO3) und dann zu Sulfid (SO2). Durch weitere Reaktionen bildet sich unter anderem Cystein, eine essentielle Aminosäure, aus der Proteine entstehen“, beschreibt Zechmann den Vorgang und verweist auf einen bedeutsamen Zusammenhang: „Je mehr Cystein vorhanden ist, umso mehr Glutathion bildet sich.“ Dieses wirkt wie Vitamin C im menschlichen Körper. „Glutathion bindet Schwermetalle und entgiftet die Pflanze“, erklärt Zechmann. Darüber hinaus ist es – wie Vitamin C – ein Antioxidans, das zellschädigende Sauerstoff-Radikale, die bei einer Virusinfektion entstehen, unschädlich macht. Zusätzlich schaltet es Abwehr-Gene ein, die Krankheiten bekämpfen.

Zu seinen Erkenntnissen kam Zechmann durch Forschungen an Tabakpflanzen, die er mit dem Tabak-Mosaik-Virus infizierte. „Jene Pflanzen, die keinen Schwefel bekamen, zeigten viel früher Symptome einer Erkrankung, während jene mit ausreichender Düngung vermehrt Glutathion bildeten und stärkere Immunreaktionen durch Abwehr-Gene aufwiesen“, berichtet der Wissenschafter.

Originalpublikation:

Höller K, Király L, Künstler A, Müller M, Gullner G, Fattinger M, Zechmann B.: Enhanced glutathione metabolism is correlated with sulfur-induced resistance in Tobacco mosaic virus-infected genetically susceptible Nicotiana tabacum plants. Mol Plant Microbe Interact. 2010 Nov; 23(11):1448-59.

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