Munich, Germany
August 31, 2026
Growth or immune response? Higher organisms must constantly balance these two priorities. As in humans, hormones regulate this balance in plants as well. Researchers at the Technical University of Munich (TUM) have now discovered a mechanism by which plant steroid hormones can inhibit immune responses and thereby make resources available for growth.
When plants are exposed to pathogens, they activate their immune system and simultaneously stop their growth. For crop production, this results in lower yields. This interplay is of great importance for the breeding of disease-resistant varieties. “Plant breeders are trying to develop varieties that can effectively ward off pathogens without reducing their yield potential. In doing so, however, they encounter biological limits: an increased immunity often comes at the expense of growth,” explains Brigitte Poppenberger, professor for Biotechnology of Horticultural Crops at TUM.
Together with her team, she has now discovered a mechanism that could help push these biological boundaries: plant steroid hormones regulate a molecular switch that controls the immune response.
In healthy plants, steroid hormones inhibit the immune response
When plants are not challenged by pathogens, they repress their immune responses to invest all their resources in growth. Steroid hormones play a role in this process, by keeping immune receptors that are needed to trigger an immune reaction, inactive. They do this via transcription factors—proteins that bind to DNA and influence how genetic information is processed. These factors alter the structure of immune receptors and keep them inactive until they are needed. The plant can then utilize resources to grow.
However, when plants encounter pathogens, functional receptors are required to initiate defense reactions. The steroid hormone-regulated transcription factors are then inactivated, allowing the receptors to assemble correctly. Defense responses are activated, while growth is reduced. The researchers demonstrated this in the model plant Arabidopsis thaliana after infection with a powdery mildew pathogen.
Epigenetics relevant to plant breeding
The researchers were the first to identify this steroid hormone-controlled mechanism. They were particularly surprised by how the transcription factor influences immune receptors: “The transcription factor doesn’t simply turn receptor genes on or off,” explains Brigitte Poppenberger. “Through an epigenetic mechanism, it influences which receptor variant is produced by altering DNA modifications, thereby regulating the processing of the affected genes.”
“If future breeding programs succeed in harnessing this mechanism, high-yielding varieties could become more resilient to pathogens.”
Original publication:
Ramirez, V.E. et al., Brassinosteroid-regulated transcription factors confer epigenetic changes that repress plant immunity, Proceedings of the National Academy of Sciences, 123/34 (2026), e2532739123, https://doi.org/10.1073/pnas.2532739123
Ertragreicher und widerstandsfähiger: TUM erforscht Mechanismen der Krankheitsresilienz in Pflanzen
Wachstum oder Krankheitsabwehr? Die knappen Ressourcen werden in höheren Organismen ständig zwischen diesen beiden Prioritäten verteilt. Wie beim Menschen wird diese Balance auch in Pflanzen über Hormone reguliert. Forschende der Technischen Universität München (TUM) haben nun einen Mechanismus entdeckt, mit dem pflanzliche Steroidhormone die Immunabwehr hemmen und dadurch Ressourcen für das Wachstum bereitstellen können.
Wenn Pflanzen Krankheitserregern ausgesetzt sind, aktivieren sie ihr Immunsystem und stellen gleichzeitig ihre Entwicklung ein. Für die Pflanzenproduktion bedeutet das: geringere Erträge. Diese Wechselwirkung ist für die Züchtung krankheitsresistenter Sorten von großer Bedeutung. „Pflanzenzüchter versuchen, Sorten zu entwickeln, die Krankheitserreger wirksam abwehren können, ohne dabei ihr Ertragspotenzial zu schmälern. Dabei stoßen sie jedoch an biologische Grenzen: eine verstärkte Immunabwehr geht häufig auf Kosten des Wachstums“, erklärt Brigitte Poppenberger, Professorin für Biotechnologie gartenbaulicher Kulturen an der TUM.
Mit ihrem Team hat sie nun einen Mechanismus entdeckt, der helfen könnte, diese biologischen Grenzen zu verschieben: pflanzliche Steroidhormone regulieren einen molekularen Schalthebel, über den die Immunabwehr gesteuert wird.
Steroidhormone hemmen in gesunden Pflanzen die Immunabwehr
Wenn Pflanzen keinen Krankheitserregern ausgesetzt sind, legen sie ihre Immunabwehr still, um alle Ressourcen in ihr Wachstum zu investieren. Steroidhormone wirken dabei mit, indem sie Immunrezeptoren abschalten, die Pflanzen benötigen, um die Immunantwort zu aktivieren. Hierfür nutzen sie Transkriptionsfaktoren, Proteine, die an DNA binden, und entscheiden, wie die darin gespeicherten genetischen Information verarbeitet wird. Über diese Transkriptionsfaktoren verändern Steroidhormone die Struktur der Immunrezeptoren und inaktiviert sie dadurch. Die Pflanze kann Ressourcen in ihr Wachstum umleiten.
Werden Pflanzen aber von Krankheitserregern befallen, benötigen sie aktive Immunrezeptoren, um Abwehrreaktionen einzuleiten. Die Steroidhormon-regulierten Transkriptionsfaktoren werden dann inaktiv, und relevante Immunrezeptoren können korrekt ausbilden werden. Dadurch wird die Immunabwehr aktiviert und das Wachstum verlangsamt. Das konnten die Forschenden an der Modellpflanze Ackerschmalwand beim Befall mit einem Erreger zeigen, der Mehltau verursacht.
Epigenetik mit Relevanz für Züchtung
Diesen Mechanismus, den Steroidhormone nutzen, um die Balance von Wachstum und Immunabwehr zu regulieren, konnten die Forschenden der TUM erstmals identifizieren. Besonders überrascht waren sie darüber, wie der Transkriptionsfaktor Immunrezeptoren beeinflusst: „Der Transkriptionsfaktor schaltet Immunrezeptor-Gene nicht einfach nur an oder aus“, erklärt Brigitte Poppenberger. „Über einen epigenetischen Mechanismus beeinflusst er welche Immunrezeptor-Variante entsteht, indem er die Markierung der DNA verändert, und damit die Prozessierung der betroffenen Gene reguliert.“ So wird unter Einfluss des Transkriptionsfaktors und letztendlich der Steroidhormone die Menge an aktive Immunrezeptoren reduziert. Pflanzen, in welchen die Menge dieser Transkriptionsfaktoren reduziert wurde, zeigten eine erhöhte Mehltau-Resistenz ohne an Wachstum einzubüßen.
"Wenn es in zukünftigen Züchtungsprogrammen gelingt diesen Mechanismus zu nutzen, könnten ertragreiche Sorten entstehen, die auf einen Befall durch Krankheitserreger besser vorbereitet und somit widerstandsfähiger sind.“
Originalpublikation:
Ramirez, V.E. et al., Brassinosteroid-regulated transcription factors confer epigenetic changes that repress plant immunity, Proceedings of the National Academy of Sciences, 123/34 (2026), e2532739123, https://doi.org/10.1073/pnas.2532739123
Topics
Species
