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Abwehrmechanismen der Pflanzen: Mais kann sein Ziel erkennen

Pressemitteilung vom 18. März 2013

Bei einem Angriff durch Insekten oder Mikroben passt Mais seine biochemische Antwort an die Art seiner Angreifer an. So lautet die wichtigste Schlussfolgerung einer Studie des Center for Medical Agricultural and Veterinary Entomology von Gainesville in Florida (USA)*, zu der das Team von Ted Turlings, Leiter des Labors Fundamental and Applied Research in Chemical Ecology (FARCE) der Universität Neuenburg, seinen Beitrag geleistet hat. Seine Arbeit, die im Kielwasser des nationalen Forschungsschwerpunkts NCCR Plant Survival) durchgeführt wurde, wird heute in der renommierten Zeitschrift PNAS veröffentlicht.
 
Ein Angriff ruft in den Pflanzen eine Abfolge von molekularen Reaktionen hervor, die darauf abzielen, den Angreifer zu neutralisieren. Dies geschieht entweder durch Toxine, welche den schädlichen Organismus direkt beeinträchtigen, oder durch eine Art Duft-Hilferuf, welcher die natürlichen Feinde des Schädlings anlockt und somit für einen indirekten Schutz der Pflanze sorgt. Die biochemischen Mechanismen, die diese Abwehrreaktionen auslösen, sind allerdings noch nicht gut erforscht.
 
Die Forschungsarbeit, zu der die Biologen der Universität Neuenburg beigetragen haben, befasst sich genau mit diesem fehlenden Glied in der Kette. Durch sie konnte ein Peptid mit der Bezeichnung ZmPep3 identifiziert werden, das der Mais produziert, wenn seine Blätter von Raupen angefressen werden. Dieses Peptid löst die Produktion von Substanzen mit insektizider Wirkung sowie das Verströmen eines besonderen Dufts aus, der spezifisch einen natürlichen Feind des Schädlings anlockt, nämlich eine Schlupfwespe, die ihre Eier in der Raupe ablegt.
 
Um die Attraktivität der Duftsignale zu bestimmen, hatte sich das Team aus Gainesville an die Expertengruppe in Neuenburg gewandt, die an der Entdeckung des Phänomens der Hilferufe bei Pflanzen massgeblich beteiligt war. „Wir haben nachgewiesen, dass es sich bei ZmPep3 tatsächlich um die Signalsubstanz handelt, welche die Bildung einer Mischung von flüchtigen Molekülen auslöst, die auf die nützlichen Schlupfwespen eine stark anziehende Wirkung ausüben“, erläutert Ted Turlings. Die Forscher aus Neuenburg haben darüber hinaus Folgendes herausgefunden: Behandelt man Maispflanzen mit einem anderen Peptid, nämlich ZmPep1, das als Reaktion auf Pilzerkrankungen gebildet wird, so stellt man zwar eine spezifische Reaktion gegen diesen Krankheitserreger fest, jedoch ohne dass dabei flüchtige Lockstoffe für die Schlupfwespen freigesetzt werden. Die Pflanze passt ihre Reaktion also an den jeweiligen Angreifer an, dem sie gerade ausgesetzt ist.
 
„Ein gutes Verständnis der spezifischen Verteidigungsreaktionen bei Nutzpflanzen wird den Wissenschaftlern helfen, Varietäten auszuwählen und zu kreieren, die besonders resistent gegen einige der gefrässigsten Schädlinge sind“, meint der Professor der Universität von Neuchâtel. Es wäre sogar denkbar, die Pflanzen mit synthetischen Versionen dieser Peptide zu behandeln, um ihre natürlichen Abwehrkräfte zu stärken.
 


Prof. Ted Turlings
FARCE Lab
Tel. : +41 32 718 31 58
ted.turlings@unine.ch

 

Foto: Matthias Held, UniNE

Raupen Spodoptera littoralis mit Schlupfwespe Cotesia marginiventris

 

Reference:

A. Huffaker et al., Plant Elicitor Peptides are Conserved Signals Regulating Direct and Indirect Anti-Herbivore Defense, PNAS, March 18, 2013