Tomatenpflanzen verfügen über ein ausgeklügeltes Abwehrsystem gegen Fressfeinde, das durch das Signalmolekül Systemin gesteuert wird. Dieses Peptid löst bei Schädlingsbefall eine Kaskade von Abwehrreaktionen aus, die die Verdauung von Insekten stören. Ein Forschungsteam der Universitäten Tübingen und Hohenheim hat nun einen natürlichen Gegenspieler namens AntiSys entdeckt, der verhindert, dass das Immunsystem überreagiert und das Wachstum sowie die Vermehrung der Pflanze beeinträchtigt. Die Studie lief im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 1101 „Molekulare Kodierung von Spezifität in pflanzlichen Prozessen“.
AntiSys, ein kurzkettiges Protein, ähnelt Systemin strukturell, wirkt jedoch als Hemmstoff für den Systemin-Rezeptor SYR1. In gesunden Pflanzen dominiert AntiSys, besetzt den Rezeptor und hält das Immunsystem inaktiv. Bei Insektenbefall wird Systemin in großen Mengen freigesetzt, verdrängt AntiSys und aktiviert Abwehrreaktionen. Fehlt AntiSys, wie in mit CRISPR/Cas9 erzeugten Mutanten, wachsen Pflanzen schlechter, bilden weniger Früchte und zeigen Fehlbildungen aufgrund einer unkontrollierten Immunaktivierung. Entfernt man zusätzlich die Rezeptoren, bleiben die Pflanzen trotz fehlendem AntiSys gesund.
Die Forschenden entdeckten zudem, dass Tomaten neben Systemin ein Gencluster besitzen, das vier ähnliche Peptide kodiert. Drei davon aktivieren wie Systemin das Immunsystem, während AntiSys als Antagonist die Abwehrreaktionen unterdrückt. AntiSys wurde auch in anderen Nachtschattengewächsen wie Aubergine, Kartoffel und Paprika nachgewiesen, was auf eine evolutionär konservierte Funktion hinweist.
Diese Entdeckung legt nahe, dass ähnliche Gegenspieler in anderen Pflanzenarten existieren könnten und für die Züchtung widerstandsfähiger, wachstumsstarker Kulturpflanzen genutzt werden könnten. Ähnlich wie im menschlichen Immunsystem, wo Antagonisten Entzündungsreaktionen regulieren, sorgt AntiSys in Tomaten für ein Gleichgewicht zwischen Abwehr und Wachstum, um chronische Immunreaktionen ohne Schädlingsbefall zu verhindern.
Originalpublikation:
Wang et al., A receptor antagonist counterbalances multiple systemin phytocytokines in tomato, Cell (2025), https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.07.044
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