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Lexikon der Biologie: Avirulenzgene

Avirulenzgene, Gene von Krankheitserregern, die für die erfolgreiche pflanzliche Abwehr notwendig sind. Der Begriff der Avirulenzgene entstammt dem sog. Gen-für-Gen-Konzept der Phytopathologie, wobei zwischen pathogenen und nicht-pathogenen Erregern unterschieden wird, denen resistente und nicht-resistente Wirtspflanzen gegenüberstehen. Die Resistenz der Pflanze hängt von der Gegenwart sog. Resistenzgene (R-Gene) ab, die eine erfolgreiche Abwehr nicht-pathogener Erreger vermitteln. Auf der Erregerseite (im Falle eines nicht-pathogenen Erregers) müssen die Avirulenzgene vorhanden sein, damit die R-Gene des Wirts die Resistenz auslösen können. Im Gegensatz dazu stehen (im Falle eines pathogenen Erregers) die Virulenzgene (vir-Gene; Ti-Plasmide), denen die Pflanze keine Resistenzfaktoren entgegenzusetzen hat. Wenn die Genprodukte von Avirulenzgen und pflanzlichem Resistenzgen aufeinandertreffen, wird die pflanzliche Abwehrreaktion ausgelöst: Bildung von Callose (um das Eindringen der Erreger durch die Zellwand zu verhindern), programmierter Zelltod (Apoptose) der befallenen Zellen (um die Weiterverbreitung der Erreger in der Pflanze zu unterbinden), die Bildung aktivierter Sauerstoffmoleküle (um die eingedrungenen Erreger zum Absterben zu bringen) und die Bildung von toxischen Molekülen des Sekundärstoffwechsels (Phytoalexine). Ein logisches Problem stellt noch die Rolle der Avirulenzgene für die Biologie des Erregers dar: Da Avirulenzgene für den Erreger beim Befall der Wirtspflanze von Nachteil sind, nimmt man an, daß sie andere Selektionsvorteile vermitteln müssen. Wofür Avirulenzgene vom Erreger benötigt werden, ist jedoch noch völlig unverstanden. Inzwischen sind jedoch einige der entsprechenden Genprodukte isoliert worden. Avirulenzgene von Pilzen codieren sämtlich für hydrophile Proteine, deren Genprodukte schon an der Zellmembran der Pflanze erkannt werden. Im Gegensatz dazu dringen die Avirulenzproteine von Bakterien in die Wirtszelle ein und wandern dort in den Kern. Für das Avrpto-Gen des Tomatenpathogens Pseudomonas syringae (Pseudomonas) und seinen Widerpart, das Resistenzgen pto (eine Serin-Threonin-Kinase), konnte erstmals die gegenseitige Bindung der entsprechenden Proteine gezeigt und damit das Gen-für-Gen-Konzept molekular untermauert werden.

P.N.

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