Kurzdefinition
Die Hypersensitivitätsreaktion (HR) ist eine Form des programmierten Zelltods, bei der eine Pflanze infizierte Zellen und ihre unmittelbare Umgebung gezielt abtötet, um biotrophes Pathogenwachstum auf einen kleinen Bereich zu begrenzen — und damit die gesamte Pflanze zu schützen.
Wissenschaftliche Beschreibung
Immunsystem-Hierarchie der Pflanze
Pflanzen besitzen ein zweistufiges Immunsystem:
- PTI (PAMP-triggered immunity): Erkennung konservierter Pathogen-Muster (PAMPs wie Flagellin, Chitin) durch PRR-Rezeptoren an der Zelloberfläche → schwache Abwehr
- ETI (Effector-triggered immunity): Erkennung spezifischer Pathogen-Effektoren durch intrazelluläre NBS-LRR-Proteine → starke HR
Die HR ist Teil der ETI und die kräftigste Abwehrantwort.
Molekularer Ablauf der HR
R-Protein (NBS-LRR) ← Avr-Effktor des Pathogens
↓
Calcium-Welle + RBOH-Aktivierung
↓
ROS-Burst (H₂O₂, O₂·⁻)
↓
Mitochondrien-Permeabilitätsübergang
↓
VPE-Aktivierung (Caspase-ähnliche Enzyme)
↓
Programmierter Zelltod (HR-Nekrose)
↓
SA-Produktion → NPR1-Aktivierung → PR-Gen-Expression (SAR)
SAR (Systemic Acquired Resistance): Nach HR wird SA-Signal durch die ganze Pflanze verteilt → Vorbereitungszustand für zukünftige Infektionen.
HR bei Cannabis-Pathogenen
| Pathogen | HR wirksam? | Mechanismus |
|---|---|---|
| Echte Mehltaupilze (Golovinomyces) | Ja | Biotroph → HR begrenzt Ausbreitung |
| Botrytis cinerea | Nein/negativ | Nekrotroph → HR beschleunigt Tod |
| HLVd (Viroid) | Nein | Kein Protein → keine ETI-Erkennung |
| Xanthomonas/Pseudomonas | Ja | Bakteriell, T3SS-Effektoren → R-Gen-Erkennung |
Bedeutung für Cannabis-Züchtung
R-Genloci (Resistenzgene) auf dem Cannabis-Genom wurden in Genomstudien identifiziert (NBS-LRR-Familien), sind aber noch wenig charakterisiert. Gezielte Züchtung auf HR-Resistenz gegen spezifische Pathogene ist möglich, erfordert aber definierte Avr-Erkennung.
Anbau-Relevanz
- HR hilft nicht gegen HLVd: Das Viroid hat keine Proteinhülle — es gibt keine molekulare Basis für ETI → chemopräventive Strategie (Quarantäne, Indexing)
- HR hilft gegen Mehltau (bei resistenten Sorten): PM-resistente Genetics mit funktionalen NBS-LRR-Genen zeigen schnellere HR-Nekrose bei Mehltausporen-Penetration
- Botrytis: HR ist hier kontraproduktiv — Prävention (VPD, Defoliation) ist die einzige Strategie
- PGPR und ISR: Nützliche Bakterien (Bacillus, Trichoderma) induzieren ISR (Induced Systemic Resistance) — ähnlich HR/SAR aber über JA/ET-Weg statt SA; verstärkt Grundabwehr
Verwandte Begriffe
- programmierter-zelltod-pcd — molekulare Mechanismen des Zelltods
- pr-proteine — PR1/PR2/PR5 nach HR/SAR
- wundheilung-jasmonat — alternativer Abwehrweg
- hop-latent-viroid — Pathogen das HR umgeht
- botrytis-cinerea — Nekrotroph der HR ausnutzt
Quellen
- Jones JDG & Dangl JL (2006): Nature. PMID:17108957
- Dodds PN & Rathjen JP (2010): Nat Rev Genet. PMID:20661254