Schädlingsabwehr Pflanzen ändern ihren Stoffwechsel zur Schädlingsabwehr

Pflanzen erkennen angreifende Schädlingen an ihrem Speichel. Je nach Art des Angreifers verändern sie dann ihre Abwehrmaßnahmen, haben Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie jetzt in Studien festgestellt.

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Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie

Potsdam – Wenn Pflanzen von Schadinsekten angegriffen werden, dann können sie weder davonlaufen noch kämpfen. Statt sich also wie Tiere zwischen „Fight or flight“ zu entscheiden, hat ihnen die Evolution zwei andere Strategien zur Verfügung gestellt. Entweder kann die Pflanze durch die Produktion von Giftstoffen die Angreifer abwehren oder aber ihre wertvollen Nährstoffe in entfernten Gewebeteilen, wie z.B. der Wurzel, in Sicherheit bringen, damit ihr nach dem Angriff größere Ressourcen für erneutes Wachstum und Vermehrung zur Verfügung stehen. Welcher Weg eingeschlagen wird, hängt vom angreifenden Insekt und seinen möglicherweise vorhandenen Resistenzen gegen die Pflanzengifte ab. Alisdair Fernie und Sonia Osorio vom Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie haben gemeinsam mit amerikanischen Wissenschaftlern die Auswirkungen von unterschiedlichen Schädlingen auf den Primärstoffwechsel der Pflanze untersucht.

Verteidigungsmechansimus wird nach Art des Schadinsekts ausgewählt

Pflanzen und Insekten, die sich evolutionär gemeinsam entwickelt haben, befinden sich in einem ständigen Wettrüsten. Schädlinge, die sich nur von einer Pflanzenart ernähren, so genannte Spezialisten, haben oftmals Resistenzen gegen die toxischen Abwehrsubstanzen dieser Spezies entwickelt. Ein Beispiel dafür ist der Tabakschwärmer (Manduca sexta), der Nachtschattengewächse wie Tomate, Kartoffel oder Tabak als Hauptnahrungsquelle heranzieht. Er ist resistent gegen das ansonsten sehr potente Neurotoxin Nikotin, welches von den Tabakpflanzen produziert wird und auf andere Insekten mit einem breiteren Nahrungsspektrum, die Generalisten, tödlich wirkt. Zu diesen zählt auch der Baumwollkapselbohrer (Helicoverpa zea), ein Schädling, der nicht wählerisch ist und sich von den unterschiedlichsten Pflanzen wie Mais, Tomate oder Baumwolle ernähren kann. Am Beispiel der Tomate untersuchten die Forscher, wie Pflanzen als Reaktion auf Fraßfeinde ihren gesamten Stoffwechsel gewebespezifisch umprogrammieren und ob sie abhängig von der Art des Schadinsekts – Spezialist oder Generalist – eine bestimmte Verteidigungsstrategie favorisieren.

Nährstoffe werden umverteilt

Um durch die Produktion von Giftstoffen dem Angreifer Widerstand zu leisten, muss die Pflanze in dem verletzten Gewebe mehr Energie und Vorläufermoleküle für die Produktion der Toxine bereitstellen. Die andere Maßnahme, die Erhöhung der Toleranz der Pflanze durch eine Umverteilung der Nährstoffe, wirkt sich im gesamten Pflanzengewebe direkt auf den Primärstoffwechsel aus. Die Forscher vermuteten, dass deshalb sowohl der Gehalt an Zuckern als auch an Aminosäuren in den beschädigten Blättern stark sinken und sich stattdessen im Leit- und Speichergewebe erhöhen würde.

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