PAMP-ausgelöste Immunität (PTI)
Kurzdefinition
PTI ist die erste Abwehrebene: Mustererkennungsrezeptoren (PRRs) erkennen konservierte mikrobielle Muster (PAMPs) → Früh-Signalgebung (Ca²⁺, ROS) → Spät-Signalgebung (PR-Gene, Callose). In Cannabis: funktionale PTI via Harpin/flg22-Studien belegt; FLS2/EFR/CERK1 noch nicht molekular charakterisiert; harpin schützt gegen Pythium, flg22 nicht → pathogenspezifische PTI-Effizienz.
Wissenschaftliche Beschreibung
Kanonische PRRs und Cannabis-Status
| PRR | PAMP | Cannabis-Evidenz |
|---|---|---|
| FLS2 | flg22 (Flagellin-22-AA) | Nicht charakterisiert (downstream-Signale aktiv) |
| EFR | elf18 (EF-Tu) | Nicht getestet |
| CERK1 | Chitin-Oligomere | Nicht getestet |
| BAK1/SERK3 | Co-Rezeptor für FLS2/EFR | Nicht charakterisiert |
Alle PRRs benötigen BAK1 für vollständige Signaltransduktion.
Cannabis-PTI Funktionsstudien (Sands 2022, PMC9101757)
Harpin (HrpN_EA von Erwinia amylovora, 0,5 g/L): - → Signifikant erhöhte Resistenz gegen Pythium aphanidermatum - → CsERF1-Induktion (ET-Weg) - → CsPR1-Induktion (SA-Weg, rascher Anstieg) - → +2,5× Keimlingslänge (ohne Pathogen)
flg22 (100 µM): - → KEIN Schutz gegen P. aphanidermatum - → CsFRK1 stark induziert (PTI-Markergen) - → CsEIN5-Induktion (ET-Weg) - → +2,0× Keimlingslänge (ohne Pathogen)
Interpretation: ET-biasiertes PTI (Harpin) schützt gegen Oomyceten; SA-biasiertes PTI (flg22) nicht → Pathogen-spezifische Signalweg-Anforderungen.
Bekannter PTI-Ablauf in Cannabis
PAMP (Harpin/flg22)
↓
PRR-Aktivierung (FLS2? WAK1?)
↓
Frühe Signale:
- CsERF1 (ET) via Harpin
- CsEIN5 (ET) via flg22
- [Ca²⁺, ROS-Burst: nicht direkt gemessen]
↓
Späte Signale:
- CsPR1 (SA-Marker) via beide PAMPs
- CsFRK1 (PTI-Marker) stark via flg22
↓
[Callose, Stomata-Schluss: nicht getestet]
CsWAK-Familie als zusätzliche PRR-Kandidaten
CsWAK1, CsWAK4, CsWAK7, CsWAKL1, CsWAKL7: Wall-Associated Kinases mit funktioneller Expression in Cannabis-Blattgewebe + SA-Induzierbarkeit (CsWAK1). WAK-Proteine erkennen Oligogalacturonsäuren (Zellwandfragmente = endogene DAMPs) + möglicherweise exogene PAMPs.
Anbau-Relevanz
- Elicitor-Applikation: Harpin-Handelspräparate (z.B. Messenger) → Pythium-Resistenz in Hydroponik-Systemen
- Chitosan: Chitin-Analogon → CERK1-aktivierend → in Cannabis als Biopestizid verfügbar; verstärkt Pilzabwehr
- Timing: PAMPs präventiv (vor Infektion) oder früh nach Exposition applizieren → wirksamer als kurativ
Verwandte Begriffe
- eti-r-gene — ETI als zweite, spezifischere Abwehrebene
- sar-salicylsaeure — SAR als systemische Verstärkung der PTI-Reaktion
- pr-proteine — PR1/PR2 als PTI-Spätantworten
Quellen
- PMC10420965 — Pathogen-Mechanismen in Cannabis (Sirangelo 2023)
- PMC9101757 — Harpin + flg22 PTI in Hanf (Sands 2022)
Quellen
- https://doi.org/10.1139/cjb-2023-0056
- Saloner A & Bernstein N (2024): Cannabis responses to environmental stress. Can. J. Bot. doi:10.1139/cjb-2023-0056