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Pflanzenabwehr

Pflanzen reagieren auf Schädlinge

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In einem zweiten Schritt untersuchten die Forscher experimentell, ob die Schädlinge tatsächlich die Selektion für die unterschiedliche chemotypische Ausprägung der Abwehrstoffe vorantreiben. Zu diesem Zweck setzten sie Arabidopsis thaliana unter streng kontrollierten Bedingungen jeweils den für Nordost- bzw. Südwesteuropa typischen Populationen von Kohl- bzw. Senfblattläusen aus.

Bereits nach fünf Pflanzengenerationen stellte sich die in der Natur beobachtete geographische Prädominanz derselben spezifischen Abwehrstoffe gegen die vorherrschende Blattlausart ein. „Pflanzen der gleichen Art können spezifische Abwehrstoffe gegen die lokal dominanten Schädlinge bilden. Wobei der Bildung dieser Stoffe unterschiedliche Gene zugrunde liegen“, fasst Züst zusammen. Schädlingspopulationen sind natürlichen Schwankungen unterworfen. „Der ständig wechselnde Selektionsdruck zwingt die Pflanzenart zur genetischen Vielfalt“, so Züst weiter. Diese ist die grundlegende Voraussetzung, damit sich Arten an veränderte klimatische Bedingungen, neu auftretende Schädlingsarten oder Krankheiten anpassen können.

Einsatz von Pestiziden könnte stark eingeschränkt werden

Nicht alle Abwehrstoffe von Arabidopsis thaliana sind wirksam gegen Blattläuse, weshalb im Experiment mehrere dieser erfolglosen genetischen Varianten bereits nach fünf Pflanzengenerationen verschwanden. Laut Lindsay Turnbull sind Abwehrmechanismen für die Pflanze kostspielig und gehen oft zu Lasten des Wachstums: „Innerartliche genetische Vielfalt wird nur so lange aufrechterhalten, wie sie der Pflanze einen Nutzen, wie z.B. Schutz vor Schädlingen bringt.“ Die innerartliche genetische Vielfalt vieler Pflanzen ist heute durch den vom Menschen ausgeübten Selektionsdruck vielerorts gefährdet. Nutzpflanzen werden unter Preisgabe der natürlichen Abwehrmechanismen auf schnelles Wachstum und maximalen Ertrag hin selektioniert, womit der Einsatz von Pestiziden unumgänglich wird. Die neu gewonnenen Erkenntnisse könnten in Zukunft dazu genutzt werden, massgeschneidertes Saatgut zu entwickeln, das gegen lokal dominant auftretende Schädlinge resistent ist. Auf diese Weise könnte der Einsatz von Pestiziden stark eingeschränkt werden.

Literatur: Tobias Züst, Christian Heichinger, Ueli Grossniklaus, Richard Harrington, Daniel J. Kliebenstein, Lindsay Turnbull. Natural enemies drive geographic variation in plant defenses. Science. 5 October 2012, doi: 10.1126/science.1226397

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