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Die Genetik hinter dem duftenden Hilferuf des Mais

pressemitteilung vom 17. Januar 2006

Eine Studie von Forschern aus der Schweiz und aus Deutschland, die im Rahmen des  Nationalen Forschungsschwerpunkt (NFS) Plant Survival" durchgeführt wurde, hat die genetischen Grundlagen eines chemischen Notsignals enthüllt, welches von Mais nach dem Angriff durch pflanzenfressende Insektenlarven ausgesandt wird. Dieses Signal dient dazu, parasitische Wespen anzulocken, die ihre Eier in die Larven der Schädlinge legen und so der Pflanze helfen. Die Arbeit wurde diese Woche in der angesehenen amerikanischen Zeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences" (PNAS)* veröffentlicht.

Seit einigen Jahren schon weiss man, dass viele Pflanzenarten, die von Insekten attackiert werden, reagieren indem sie flüchtige Substanzen produzieren, die die Feinde ihrer Schädlinge anlocken. Dies wurde zuerst bei Maisblättern nachgewiesen, die von Raupen angefressen wurden. Unterstützt durch den NFS Plant Survival" hat sich das Team von Ted Turlings an der Universität von Neuchâtel (Schweiz), jenem von Jörg Degenhardt am Max-Planck Institut für chemischen Ökologie in Jena (Deutschland) angeschlossen, um das Gen zu identifizieren, das beim Mais den spezifische Duftcocktail auslöst, der die Weibchen der nützliche Wespenart Cotesia marginiventris anlockt.

Um zu beweisen, dass ein einziges Gen ausreicht, um das adäquate Signal hervorzurufen, haben die Forscher aus Jena das Gen in Arabidopsis thaliana eingebracht, eine Modellpflanze, die häufig in Laborversuchen benutzt wird. Das Ergebnis: die Modellpflanze produziert dieselben chemischen Verbindungen, wie eine verletzte Maispflanze.

Um die Attraktivität dieses Signals zu testen wurde eine Vorrichtung an der Universität von Neuchâtel benutzt. Die Cotesia Wespen wurden in das Zentrum eines Sechs-Arm-Olfaktometers gesetzt, das wie eine Art "Tintenfisch" aus Glas aussieht und konstruiert wurde um die Attraktivität von Duftsignalen zu messen. In den Armen können verschiedene Duftquellen getestet werden, z.B. Pflanzen, die das Signal produzieren oder nicht und das in Anwesenheit oder in Abwesenheit von Raupen.

Die Experimente belegen, dass Cotesia Wespen tatsächlich durch das chemische Signal angelockt werden, aber auch, dass dafür eine Bedingung erfüllt sein muss. Um zu reagieren müssen die Wespen die Gelegenheit gehabt haben, das Duftbouquet mit der Anwesenheit einer Raupe, zu verbinden. Ohne eine entsprechende Lernerfahrung" zeigten die Wespen keine Präferenz für bestimmte Pflanzen und viele verharrten  regungslos in Mitte des Olfaktometers.

Diese Forschung eröffnet viel versprechende Perspektiven, für die biologische Schädlingsbekämpfung in Regionen des Maisanbaus, wie Mexiko, wo Raupen beträchtliche Schäden verursachen. Auch der Pestizideinsatz könnte so gesenkt werden.

Im April 2005 hatte sich das Team von Ted Turlings bereits dadurch ausgezeichnet, die flüchtigen Substanzen identifiziert zu haben, die von Maiswurzeln produziert werden, wenn diese durch Larven von Diabrotica virgifera virgifera angegriffen werden. Dieser Hilferuf bewirkt die Anlockung von winzigen Würmern (Nematoden), die die unterirdisch fressenden Larven infizieren und töten.

*Originaler Artikel:

The products of a single maize sesquiterpene synthase form a volatile defense signal that attracts natural enemies of maize herbivores

Christiane Schnee*, Tobias G. Köllner*, Matthias Held, Ted C. J. Turlings, Jonathan Gershenzon*,
and Jörg Degenhardt*

*Max Planck Institute for Chemical Ecology, Hans-Knöll Strasse 8, Jena D-07745, Germany; and Laboratory of Evolutionary Entomology, Institute of Zoology, University of Neuchatel,
Emile-Argand 11-CP2, Neuchatel CH-2007, Switzerland

Kontakte

Dr. Ted Turlings
Université de Neuchâtel
Tél. +41 32 718 3158
ted.turlings@unine.ch

Dr. Matthias Held
Université de Neuchâtel
Tél. +41 32 718 3161
matthias.held@unine.ch