Subtile Duft-Spionage von Pflanzen entschlüsselt

Max-Planck-Forscher lüften Geheimnisse floraler Lauschangriffe

Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie in Jena http://www.ice.mpg.de sind den geheimen Lauschangriffen von Pflanzen auf die Spur gekommen. Als Antwort auf Schädlingsbefall setzen die Gewächse nämlich flüchtige Duftstoffe frei. Die Jenaer Forscher sind nun der Frage nachgegangen, wie ein Informationstransfer zwischen benachbarten Pflanzen funktionieren könnte. Dazu bedienten sich die Forscher der grünen Gentechnik.

Erste Informationen hatten die Forscher bereits aus

Laborversuchen. Allerdings spiegelten diese nicht notwendigerweise Bedingungen in der freien Natur wider. Untersucht wurde daher im Feld - und zwar die Abwehrreaktion des Wilden Tabaks (Nicotiana attenuata) auf Schädlingsbefall, nachdem er Duftsignale einer eng benachbarten und verwundeten Pflanze, nämlich des Wüstenbeifuß (Artemisia tridentata), empfangen hatte. Erstaunlicherweise verstärken Tabakpflanzen ihre Abwehr erst dann, wenn sie wirklich attackiert wurden und nicht unmittelbar nachdem sie Signale einer verletzten Nachbarpflanze wahrgenommen haben. Die Forscher sehen dieses Verhalten der Pflanze als durchaus sinnvoll an, denn wenn sie das Duftsignal alleine schon zum Anlass nähme, ihre wertvollen Ressourcen in Abwehrmoleküle umzuwandeln, könnte dies zu ihrem Nachteil sein, wenn sie am Ende doch nicht befallen würde und trotzdem Energie in die Abwehr gesteckt hätte.

Die Wissenschaftler haben entdeckt, dass die Wilde Tabakpflanze das komplette "Duftpaket" ihrer Artgenossen wahrnehmen und erkennen kann. Wie sehr hier die Zusammensetzung der Aromen eine Rolle spielt konnten sie anhand von genetisch veränderten "stummen" Pflanzen feststellen. Durch das Fehlen bestimmter Substanzen im Aroma der stummen, transgenen "Senderpflanzen" reagierten die benachbarten Empfängerpflanzen anders als wenn das Duftbouquet vollständig gewesen wäre.

Zu den Abwehrsubstanzen der Pflanzen gehören die so genannten Proteinase-Inhibitoren (TPIs), welche die Verdauung pflanzenfressender Raupen hemmen. Unklar ist den Wissenschaftlern allerdings weiterhin, inwieweit diese Kommunikation zwischen Tabak und Beifuß eine Rolle in der Ökologie beider Arten spielen könnte. Weitere Untersuchungen über die "chemische Sprache" des Wilden Tabaks will der Forscher Ian Baldwin systematisch erforschen. Dazu werden neben den "stummen" transgenen Senderpflanzen auch "taube" Empfängerpflanzen zum Einsatz kommen, die bestimmte Duftmoleküle nicht wahrnehmen können, weil ihnen der Rezeptor fehlt.