Abwehrstrategien der Tabakpflanze - Max

BEGLEITINFORMATIONEN
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Abwehrstrategien der Tabakpflanze
A2: MIT NIKOTIN GEGEN FEINDE
Der Wilde Tabak (Nicotiana attenuata) kommt nach
Feuern vorübergehend in großen Populationen in den
Wüsten im Südwesten der USA vor. Als Pionierpflanze beziehungsweise Erstbesiedler auf diesen Flächen
muss sich die Pflanze gegen Pflanzenfresser und
zahlreiche Krankheitserreger wie Pilze wehren. Die
Pflanze setzt Nikotin als Abwehrstoff ein, um Pflanzenfressern (Herbivoren) nicht schutzlos ausgeliefert
zu sein. Schließlich wurzeln Pflanzen im Boden und
können vor ihren Feinden nicht davonlaufen. Giftige
Stoffwechselprodukte mindern die Schmackhaftigkeit
und dienen somit als Fraßschutz. Die Herstellung von
Nikotin ist Bestandteil der direkten Abwehr: Knabbern
Säugetiere, wie Kaninchen, an den Blättern, so fährt die Pflanze ihre Nikotinproduktion als Antwort auf diese Schädigung rapide hoch.
Den Raupen des Amerikanischen Tabakschwärmers Manduca sexta ist es jedoch gelungen, sich biochemisch auf die giftige Wirtspflanze einzustellen: Sie speichern das Nikotin in ihrer Hämolymphe (Leibeshöhlenflüssigkeit) und schützen sich auf diese Weise
auch noch vor eigenen Feinden.
A3: INDIREKTE ABWEHR
Besitzt die Tabakpflanze noch andere Verteidigungsstrategien, um sich gegen den spezialisierten
Schädling Manduca sexta zu wehren? Mitte der
1990er-Jahre fanden Wissenschaftler erste Hinweise
auf außergewöhnliche Abwehrmechanismen im Pflanzenreich, die bis dahin völlig unbekannt waren. An
Maispflanzen konnten die amerikanischen Forscher
zeigen, dass geschädigte Pflanzen mit Duftsignalen
parasitische Wespen anlocken, die ihre Larven in den
Maisschädlingen ablegen. Letztere sterben dann bevor
sie die Pflanze zu stark schädigen. Eine solche Abgabe
flüchtiger Pflanzenstoffe als Antwort auf Fraßschäden
hat man mittlerweile bei vielen Pflanzenarten nachgewiesen – auch beim Wilden Tabak. Sie zählt zu den Mechanismen, die die Forscher als „indirekte Abwehr“ bezeichnen. Damit
markieren befallene Pflanzen den Weg zu den Fraßschädlingen und unterstützen somit deren Feinde, räuberische oder parasitische
Insekten, beim Auffinden ihrer Beute.
A4: TABAKSCHWÄRMER BEI DER ARBEIT
Um als Signal zu fungieren, müssen die von Pflanzen abgegebenen Duftstoffe zuverlässige Informationen für die Nahrung suchenden
Räuber über Aktivität, Vorkommen und Art der Pflanzenschädlinge liefern. Wissenschaftler haben das Duftbouquet verschiedener
Pflanzenarten analysiert und dabei neben einer Reihe von herkömmlichen Substanzen auch viele artspezifische bzw. Herbivoren-spezifische Stoffe identifiziert. Bei Nicotiana attenuata stammen die Duftstoffe aus mindestens drei biochemischen Reaktionsketten.
Neben den so genannten Blattduftstoffen (C6-Alkohole und -Aldehyde) finden sich Terpenoide sowie eine Gruppe von Duftstoffen,
zu denen auch Methylsalicylat gehört.
Im Experiment simulierten die Wissenschaftler einen Befall des Wilden Tabaks durch den Tabakschwärmer, indem sie Speichelsekret
des Tieres auf eine verletzte Stelle des Blattgewebes auftrugen. Anschließend verfolgten sie die chemischen Veränderungen in der
Pflanze: Zunächst erhöhte sich die Konzentration des Verwundungshormons Jasmonsäure. Und die Pflanze produzierte Duftstoffe.
Darüber hinaus bewirkte das Speichelsekret einen starken Ethylenanstieg, der die durch Jasmonsäure ausgelöste Nikotinproduktion
verlangsamt. Ethylen verringert die Transkriptionsrate wichtiger Gene für die Nikotinbiosynthese.
(Bilder: „Die Raupe des Amerikanischen Tabakschwärmers Manduca sexta“, „Forscher sammeln Dufstoffe“ / MPG)