"Geht die Kastanie am Pilz zugrunde? Die Bauern hoffen es nicht. Er schwelt in der Wurzel und breitet sich aus, bis ein anderer Parasit Schluss macht mit dem Pilz." [Gedicht von Robert Frost, 1936]
"Will the blight end the chestnut? The farmers rather guess not. It keeps smouldering at the roots And sending up new shoots Till another parasite Shall come to end the blight."
Zu Beginn des 20. Jahrhunderts fielen fast 4 Milliarden Amerikanische Kastanien dem Schimmel zum Opfer. Pilze sind die schädlichsten Krankheitserreger der Pflanzen und zerstören auch ökonomisch wichtige Kulturpflanzen. Können Sie sich vorstellen, dass heute weltweit jährlich Ernteschäden in Milliardenhöhe durch Schimmelbefall entstehen? Das sind genug Kalorien, um eine halbe Milliarde Menschen zu ernähren. Das hat schwere Folgen, darunter Hungersnöte in Entwicklungsländern, stark verminderte Einkünfte für Bauern und Vertreiber, hohe Preise für Kunden und das Risiko der Freisetzung von Pilzgiften.
At the beginning of the 20th century, the eastern American chestnut population, counting nearly four billion trees, was completely decimated by a fungal infection. Fungi are the most destructive pathogens of plants, including crops of major economic importance. Can you imagine that today, crop losses associated with fungal infection are estimated at billions of dollars per year, worldwide? That represents enough food calories to feed half a billion people. And this leads to severe repercussions, including episodes of famine in developing countries, large reduction of income for farmers and distributors, high prices for consumers and risk of exposure to mycotoxin, poison produced by fungi.
Unser Problem ist, dass Methoden zur Vorbeugung und Behandlung dieser furchtbaren Krankheiten wie z. B. Genetik, natürliche Resistenz, Fruchtwechsel oder Saatgutbehandlung ihre Grenzen haben oder kurzlebig sind. Sie müssen ständig überarbeitet werden. Wir brauchen dringend effizientere Strategien. Dafür müssen biologische Mechanismen erforscht werden, auf welche neue Methoden zur Pilzbekämpfung wirken können.
The problems that we face is that the current method used to prevent and treat those dreadful diseases, such as genetic control, exploiting natural sources of resistance, crop rotation or seed treatment, among others, are still limited or ephemeral. They have to be constantly renewed. Therefore, we urgently need to develop more efficient strategies and for this, research is required to identify biological mechanisms that can be targeted by novel antifungal treatments.
Eine Eigenschaft von Pilzen ist, dass sie sich nicht bewegen können, sich durch Wachstum ausbreiten und ein komplexes Geflecht bilden, das Myzel. Schon 1884 hat Anton de Bary, der Vater der Pflanzenpathologie, als Erster vermutet, dass Pilze durch Signale der Wirtspflanze geleitet werden, also einer Pflanze, auf der Pilze leben und von der sie sich ernähren. Diese Signale funktionieren wie ein Leuchtturm, durch welchen der Pilz die Pflanze aufspürt, in ihre Richtung wächst, sie erreicht und sich letztendlich auf ihr niederlässt und sie befällt. Er wusste, dass die Erkennung solcher Signale der Schlüssel zu großem Wissen war, mit welchem Strategien zur Unterbrechung des Zusammenspiels von Pilz und Pflanze entwickelt werden können. Allerdings fehlten ihm zu jener Zeit die passenden Methoden, um diesen Mechanismus auf molekularer Ebene zu erforschen.
One feature of fungi is that they cannot move and only grow by extension to form a sophisticated network, the mycelium. In 1884, Anton de Bary, the father of plant pathology, was the first to presume that fungi are guided by signals sent out from the host plant, meaning a plant upon which it can lodge and subsist, so signals act as a lighthouse for fungi to locate, grow toward, reach and finally invade and colonize a plant. He knew that the identification of such signals would unlock a great knowledge that then serves to elaborate strategy to block the interaction between the fungus and the plant. However, the lack of an appropriate method at that moment prevented him from identifying this mechanism at the molecular level.
Dank Aufreinigung und mutationsgenetischer Methoden sowie einer Technik zur Messung des gerichteten Hyphenwachstums, kann ich Ihnen sagen, dass heute, 130 Jahre später, mein ehemaliges Team und ich endlich diese Pflanzensignale durch die Untersuchung des Zusammenspiels zwischen dem krankheitserregenden Schimmelpilz Fusarium Oxysporum und seinem Wirt, der Tomatenpflanze, ermitteln konnten. Wir erkannten außerdem den Rezeptor dieser Signale im Pilz sowie Teil der Reaktion, die in ihm stattfindet und zu seinem Wachstum zur Pflanze hin führt.
Using purification and mutational genomic approaches, as well as a technique allowing the measurement of directed hyphal growth, today I'm glad to tell you that after 130 years, my former team and I could finally identify such plant signals by studying the interaction between a pathogenic fungus called Fusarium oxysporum and one of its host plants, the tomato plant. As well, we could characterize the fungal receptor receiving those signals and part of the underlying reaction occurring within the fungus and leading to its direct growth toward the plant.
(Applaus)
(Applause)
Vielen Dank.
(Applaus)
Thank you.
Das Wissen um diese molekularen Prozesse gibt uns potenzielle Moleküle, mit welchen neue Schimmelbekämpfungsmittel entwickelt werden können. Solche Mittel würden die Wechselwirkung zwischen Pilz und Pflanze unterbinden, entweder durch Blockierung des Pflanzensignals oder des Pilzrezeptors, der diese Signale empfängt. Schimmelbefall hat ganze Ernten zerstört. Wir befinden uns in einer Zeit, in der ständig mehr erzeugt werden muss. Das liegt an Bevölkerungswachstum, wirtschaftlicher Entwicklung, Klimawandel und der Nachfrage nach Biokraftstoff. Unser Verständnis der molekularen Mechanismen hinter dem Zusammenspiel von Schimmelpilz und Wirt, wie zum Beispiel der Tomatenpflanze, ist potenziell ein großer Schritt in Richtung Entwicklung eines besseren Schimmelschutzes für Pflanzen. Dadurch würden Probleme gelöst werden, die sich auf Mensch, Ernährungssicherung und wirtschaftliches Wachstum auswirken.
(Applause) The understanding of such molecular processes offers a panel of potential molecules that can be used to create novel antifungal treatments. And those treatments would disrupt the interaction between the fungus and the plant either by blocking the plant signal or the fungal reception system which receives those signals. Fungal infections have devastated agriculture crops. Moreover, we are now in an era where the demand of crop production is increasing significantly. And this is due to population growth, economic development, climate change and demand for bio fuels. Our understanding of the molecular mechanism of interaction between a fungus and its host plant, such as the tomato plant, potentially represents a major step towards developing more efficient strategy to combat plant fungal diseases and therefore solving of problems that affect people's lives, food security and economic growth.
Vielen Dank.
Thank you.
(Applaus)
(Applause)