Abwehrstrategien der Tabakpflanze - Max
Transcrição
Abwehrstrategien der Tabakpflanze - Max
BEGLEITINFORMATIONEN 1 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)