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Maisbeulenbrand auf der Spur

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Mit Insulin-Spritzen hat Nicole Ludwig Tausende von Maispflänzchen mit Sporen des Beulenbrandpilzes infiziert. © Coordes

Für ihre Forschungen am Max-Planck-Institut Marburg wurde Biologin Dr. Nicole Ludwig ausgezeichnet: Sie hat ein Mittel gegen den Maisbeulenbrandpilz entdeckt.

Marburg . Die Biologin Dr. Nicole Ludwig hat ein Mittel gegen den Maisbeulenbrandpilz entdeckt. Für ihre Forschungen am Marburger Max-Planck-Institut wurde sie mit dem Förderpreis der Marburger Initiative für Bio- und Nanotechnologie ausgezeichnet, die von Stadt, Universität und Unternehmen getragen wird.

Für manche Feinschmecker sind die bis zu faustgroßen, weiß-gräulichen Beulen an den Stängeln und Kolben der Maispflanze eine Delikatesse. Nicole Ludwig kann der mexikanischen Spezialität mit dem angeblich trüffelähnlichen Geschmack nicht so viel abgewinnen. Die Biologin ist aber fasziniert vom Maisbeulenbrandpilz (Ustilago maydis), der hinter den auffälligen tumorartigen Wucherungen steckt. Wenn die Beulen aufplatzen, überziehen sie die gesamte Maispflanze mit schwarzen Sporen, was ihr ein verbranntes Aussehen beschert. In Deutschland dient der Mais dann nur noch als Tierfutter. Weltweit führt die Krankheit zu Ernteverlusten und verbreitet sich angesichts des Klimawandels vermehrt.

Für die aus Bonn stammende Biologin, die 2014 nach Marburg kam, war Ustilago maydis zunächst vor allem »ein schönes Modellsystem, um Pilze zu studieren«. Schon 2006 war es Marburger Molekularbiologen gemeinsam mit Wissenschaftlern aus der ganzen Welt gelungen, die gesamte Genomsequenz des Erregers zu entschlüsseln. Die Entdeckungen von Nicole Ludwig stellen einen weiteren »Meilenstein« dar, so Prof. Regine Kahmann vom Max-Planck-Institut.

Ihre Ausgangsfrage: Wie gelingt es dem Maisbeulenbrandpilz, die Abwehr der Pflanze zu überwinden? Um dies herauszufinden, zog Nicole Ludwig im Dachgeschoss des Max-Planck-Instituts Tausende von Maispflänzchen. Mit Insulin-Spritzen infizierte sie die zarten Stängel mit den Sporen des Maisbeulenbrandpilzes. Und sie fand mit vielen verschiedenen Methoden heraus, dass sieben unter den mehr als 300 in die Pflanze eingedrungenen Proteinen entscheidend für den Befall sind. Diese sieben bilden einen Komplex und beeinflussen sich wechselseitig. Ein so ungewöhnliches Ergebnis wurde in der Pilzforschung bislang noch nicht beschrieben, berichtet die 32-Jährige: »Ich dachte erst an einen Fehler.« Aber tatsächlich: »Die Pflanze wird nicht krank, wenn nur eines dieser sieben Proteine fehlte«, berichtet Ludwig.

2018 schloss sie ihre Doktorarbeit über den Maisbeulenbrandpilz ab und arbeitete dann weiter als Postdoc an dem Projekt. In dieser Zeit entwickelte sie ein Hefesystem, das es ermöglicht, mehr als 200.000 Wirkstoffe zu testen. Mit Unterstützung der Comas, einer Einrichtung der Max-Planck-Gesellschaft, entdeckte sie auf diese Weise ein Mittel, das gegen den Maisbeulenbrand wirkt. Und es hilft auch gegen Rostpilze, wie sie etwa an Sojabohnen und Weizen vorkommen.

Ob daraus ein verkäufliches Pflanzenschutzmittel wird, muss sich allerdings noch mit vielen weiteren Untersuchungen zeigen. Gemeinsam mit den Kooperationspartnern hat Ludwig ein Patent beim Europäischen Patentamt eingereicht. Verhandlungen mit großen agrarchemischen Industrieunternehmen laufen. Spannend ist ihr Ansatz auch deshalb, weil ihre Forschungen »möglicherweise die Grundlage für die Entwicklung neuartiger Pflanzenschutzmittel« bilden, erläutert Prof. Kahmann. Oberbürgermeister Thomas Spies - zugleich Vorsitzender der Initiative Bio- und Nanotechnologie - überreichte den mit 5000 Euro dotierten Preis. Nicole Ludwig ist bereits die achte Preisträgerin des Förderpreises Bio- und Nanotechnologie, mit dem junge Forschende ausgezeichnet werden.

Marburg ist ein wichtiger Standort für diese Technologie. Deshalb hat es sich die von Stadt, Universität und Unternehmen gemeinsam gegründete Initiative Bio- und Nanotechnologie zum Ziel gesetzt, Wirtschaft und Wissenschaft durch Gespräche, Seminare und Treffen besser zu vernetzen und zugleich junge Forschende zu fördern.

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