PR-Proteine in Cannabis
Kurzdefinition
Pathogeneseverwandte Proteine (PR-Proteine) sind Marker und Effektoren der systemischen Resistenz. In Cannabis dokumentiert: CsPR1 (SAR-Marker, Sterolbindung) und CsPR2 (β-1,3-Glucanase) stark hochreguliert bei Botrytis-Infektion; PR3/PR4 (Chitinasen) bei Fusarium + Mehltau; PR5/TLPs bei Mehltau und Fusarium. PR12 (Defensine) im Genom vorhanden; Trichome exprimieren zusätzlich Cannabis-spezifische antimikrobielle Peptide.
Wissenschaftliche Beschreibung
PR-Familien-Übersicht in Cannabis
| PR-Familie | Typ | Funktion | Cannabis-Evidenz |
|---|---|---|---|
| PR1 | Cysteinreich | Sterolbindung; SAR-Marker | CsPR1 ↑↑ bei B. cinerea; durch Harpin + flg22 |
| PR2 | β-1,3-Glucanase | Pilzellwand-Lyse; Elicitor-Freisetzung | CsPR2 ↑↑ bei B. cinerea |
| PR3 | Chitinase Kl. I/II | Chitin-Degradation | Fusarium + Mehltau-Kontext |
| PR4 | Barwin/Chitin-Bindung | Chitin-Bindung + antifungal | Erwähnt in Reviews |
| PR5 | Thaumatin-like (TLP) | Membranpermeabilisierung; anti-PM + anti-Fusarium | Anti-PM + anti-Fusarium-Aktivität |
| PR12 | Defensin | Sphingolipid-Bindung → Membranstörung | Defensin-like Sequenzen im Genom |
CsPR1 — SAR-Marker in Cannabis
Sirangelo 2023 (PMC10420965): CsPR1 stark hochreguliert in Cannabis-Blättern bei B. cinerea-Infektion → SA-Weg-Aktivierung.
Sands 2022 (PMC9101757): CsPR1 induiziert durch: - Harpin (HrpN_EA): rascher, starker Anstieg - flg22: Anstieg (langsamer als Harpin)
Biologische Funktion: PR1-Proteine binden Sterole → Depletion von Pilzmembranlipiden → antifungale Aktivität.
CsPR2 — β-1,3-Glucanase
Sirangelo 2023: CsPR2 stark hochreguliert bei Botrytis in Cannabis. Positive Rückkopplungsschleife: - β-1,3-Glucanase hydrolysiert Pilzzellwand-β-1,3-Glucan - Freigesetzte Oligosaccharide = endogene DAMPs/Elicitoren - → weitere PR-Gen-Aktivierung → amplifizierende Abwehr
PR5/TLPs — Thaumatin-like Proteine
Mit Resistenz gegen G. ambrosiae (Echter Mehltau) und Fusarium in Cannabis assoziiert. Zwei Funktionen: 1. β-1,3-Glucanase-Aktivität (Pilzzellwand-Lyse) 2. Membranpermeabilisierung durch Protein-Membran-Interaktion
Trichom-spezifische antimikrobielle Peptide
Drüsentrichome exprimieren: - PR-Familienmitglieder (lokalisiert in Sekrethöhle) - Cannabicine und andere Cys-reiche Peptide: Cannabis-spezifische AMPs; teilweise charakterisiert in Trichom-Exsudaten - PR-Proteine interagieren möglicherweise mit der Terpenoid/Cannabinoid-reichen Matrix → lokaler Schutz
Anbau-Relevanz
- PR-Profile als Resistenz-Biomarker: Sorten mit höherer konstitutiver CsPR1/PR5-Expression → möglicherweise toleranter gegen Mehltau/Fusarium → Screening-Möglichkeit
- Elicitor-Priming: Harpin- oder SA-basierte Elicitoren vor erwartetem Pathogendruck → PR-Spiegel erhöhen
- Trichom-reiche Sorten: Hohes Cannabinoid-Potential = potentiell auch höhere antimikrobielle Peptid-Mengen im Sekret
Verwandte Begriffe
- sar-salicylsaeure — SA-abhängige PR-Gen-Aktivierung
- pamp-mamp-pti — CsPR1 als späte PTI-Antwort
- echter-mehltau — PR5/TLP-Aktivität gegen G. ambrosiae
Quellen
- PMC10420965 — Pathogen-Mechanismen und PR-Proteine in Cannabis (Sirangelo 2023)
- PMC9101757 — CsPR1 durch Harpin und flg22 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