Abwehr von Krankheitserregern und Herbivoren

Pflanzen können nicht vor Angreifern fliehen, wie vor pflanzenfressenden Tieren oder Pathogenen. Nichtsdestotrotz ist die Welt um uns herum grün. Welche Verteidigungsmechanismen haben Pflanzen entwickelt, um diese Angriffe abzuwehren? Die robusten Schichten der Epidermis und andere strukturelle Verteidigungen, wie beispielsweise Haare und Dornen, schrecken pflanzenfressende Tiere ab – die auch Herbivoren genannt werden. Wenn Pathogene, wie Bakterien, die strukturellen Verteidigungssysteme überwinden, greifen Pflanzen auf eine weitere Verteidigungslinie zurück. Membrangebundene Rezeptoren erkennen molekulare Muster, die die Anwesenheit eines Pathogens signalisieren. Zum Beispiel erkennen Pflanzen das Protein Flagellin, das für Bakterien spezifisch ist. Das Erkennen von Flagellin löst eine Signalkaskade in Pflanzenzellen aus, was zu verschiedenen Immunreaktionen führt, wie beispielsweise dem Schließen von Stomata, der Produktion von antimikrobiellen Chemikalien, und der Verstärkung der Zellwände. Einige Pathogene haben die Fähigkeit entwickelt, diese allgemeinen Pflanzenverteidigungsmechanismen zu überwinden, indem sie Effektormoleküle injizieren, die die Immunreaktion stören. Als eine Gegenmaßnahme entwickelten einige Pflanzenarten Resistenzproteine, die die Effektormoleküle auf eine höchst spezifische Weise entdecken. Resistenzproteine induzieren eine Signalkaskade, die häufig zur Expression von pathogenese-bezogenen Genen führt. Die Entdeckung von Pathogeneffektoren oder Signalen von Gewebeschäden kann auch schnellen programmierten Zelltod hervorrufen, der als die hypersensitive Reaktion bezeichnet wird, in der Nähe des Bereichs der Infektion. Die hypersensitive Reaktion begrenzt schnell die Verbreitung des Pathogens durch das Initiieren von strukturellen Änderungen der Zellwände und durch Hervorrufen einer erworbenen Resistenz. Systemisch erworbene Resistenz ist eine langfristige Verteidigung gegen Pathogene in Teilen der Pflanze, die vom Ort der Infektion entfernt sind. Herbivoren-Angriffe rufen häufig chemische Pflanzenverteidigungen hervor, die das Verdauungssystem stören oder die Haut der Herbivoren negativ beeinträchtigen. Als indirekte Verteidigungsstrategie können Pflanzen flüchtige Elemente freisetzen, die einen Parasiten anlocken, der letztendlich den Herbivoren tötet.