Der Schweizerische Nationalfonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung wird im Rahmen seines Programms Sinergia ein Studienprojekt über Interaktionen zwischen Pflanzen und Insekten finanzieren, das von der Universität Neuenburg vorgeschlagen wurde. Das Projekt «Schnittstelle Pflanze – Insekt» wurde von Matthias Erb und Gaétan Glauser im FARCE-Team von Ted Turlings ausgearbeitet. Es schliesst die Teilnahme von vier Forschungsinstituten mit ein und wird für die Dauer von drei Jahren mit 1,6 Millionen Franken finanziell unterstützt.

 

Um die Attacken herbivorer Insekten zu kontern, nutzen Pflanzen Abwehrstrategien, die auf der Produktion von abstossenden oder giftigen Substanzen basieren. Sie produzieren kleine toxische Moleküle wie Alkaloide oder phenolhaltige Verbindungen, die das Verdauungssystem von Schadinsekten stören.

 

Den spezialisierten Schadinsekten der Pflanzen ist es im Lauf der Evolution gelungen, die Schäden dieser giftigen Moleküle in Grenzen zu halten, und zwar entweder durch die chemische Neutralisation derselben, durch schnelle Ausscheidung, durch Einlagerung oder aber indem die Verdauungsorgane der Schadinsekten unempfindlich gegenüber diesen Stoffen wurden. Um diese aufeinanderfolgenden Reaktionen ganzheitlich verstehen zu können, wird die Forschergruppe sich auf Derivate von Benzoxazinoiden (BXDs) konzentrieren, welche zu einer von Mais produzierten Klasse von Stickstoffverbindungen gehören.

 

Matthias Erb und Gaétan Glauser, beide Forscher am von Ted Turlings geleiteten FARCE-Labor, haben in einer Vorarbeit aufgezeigt, dass BXDs den Stoffwechsel, das Verhalten und die Fitness der Raupen des Nachtfalters Spodoptera frugiperda, eines wichtigen Maisschädlings, beeinflussen.. Diese Resultate bestätigen, dass BXDs ein ideales Modellsystem zur Untersuchung der biochemischen Reaktionen darstellen, die an der Schnittstelle zwischen Pflanzen und Insekten stattfinden.

 

Die Neuartigkeit des Projekts besteht darin, die Stoffwechselveränderungen von Pflanzen und Insekten mittels einer pluridisziplinären Vorgehensweise simultan zu verfolgen. Auf der biochemischen Ebene untersuchen die Forscher die Enzyme, welche nach einem Angriff auf die Pflanze produziert werden. Anschliessend analysieren sie, was mit den von der Pflanze produzierten toxischen Substanzen nach dem Gegenangriff der Insekten passiert. Auf ökologischer Ebene schliesslich befasst sich das Projekt mit den Auswirkungen von BXDs auf herbivore Insekten sowie auf das Wachstum und die Widerstandskraft von Mais.

 

Das Potential, das BXDs für die Verringerung von durch herbivore Insekten verursachte Schäden haben, macht deutlich, dass die Ziele dieses Projekts über die Grundlagenforschung hinaus gehen und interessante neue Strategien für die Landwirtschaft eröffnen werden.

 

Ausser der Universität Neuenburg, die durch das FARCE-Labor und die Servicestelle für Analytische Chemie des Swiss Plant Science Web repräsentiert wird, beteiligen sich an dieser Unternehmung auch Teams der eidgenössischen Forschungsstation Agroscope Changins-Wädenswil, der Universität Genf und des Max Planck Instituts für chemische Ökologie in Jena (Deutschland).