Beschleunigte Evolution

07. Oktober 2012 23:54; Akt: 07.10.2012 23:54 Print

Pflanzen rüsten gegen neue Schädlinge auf

Pflanzen passen innert weniger Generation die Zusammensetzung ihrer Abwehrstoffe an, wenn sie mit einem neuen Schädling konftontiert werden. Dies zeigt eine Studie mit Zürcher Beteiligung.

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Gegen Schädlinge wie Blattläuse wehren sich Pflanzen, indem sie die chemische Zusammensetzung ihrer Abwehrstoffe anpassen. (Bild: Coulourbox)

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Pflanzen können nicht vor ihren Feinden flüchten und müssen sich deshalb an sie anpassen. Sie wehren sich gegen Fressfeinde, indem sie giftige Substanzen bilden. Schädlinge entwickeln im Lauf der Evolution aber Toleranzen gegenüber gewissen chemischen Stoffen. Deshalb ist eine Mischung verschiedener Abwehrstoffe für Pflanzen die beste Verteidigungsstrategie, wie die Universität Zürich mitteilte.

Die Forscher um Tobias Züst an der US-amerikanischen Cornell University konnten nun nachweisen, dass Individuen der Brokkoli-ähnlichen Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) sich an die an ihrem Standort vorherrschenden Arten von Blattläusen anpassen, wie sie im Fachblatt «Science» berichten.

Es stellte sich heraus, dass die standorttypischen Abwehrstoffe der Pflanzen direkt mit den Lebensräumen zweier Blattlausarten korrelierten, die entweder in Nordost- oder Südwesteuropa vorkommen.

Anpassung an Umweltbedingungen

In einem weiteren Versuch setzten die Forschenden Pflanzen jeweils einer Blattlausart aus. Nach nur fünf Pflanzengenerationen dominierten die gegen die jeweilige Insektenart wirksamen Abwehrstoffe.

«Der Bildung dieser spezifischen Abwehrstoffe liegen jeweils unterschiedliche Gene zugrunde», erklärt Züst in der Mitteilung. Da die Schädlingsbestände stark schwankten, zwänge die ständig wechselnde Bedrohung die Pflanzen zur genetischen Vielfalt.

Diese ist nach Ansicht von Ökologen ein wichtiger Faktor dafür, dass Pflanzen sich an neue Umweltbedingungen wie Klimaveränderungen, neu auftretende Schädlinge oder Krankheiten anpassen können.

Abwehr ist kostspielig

Gemäss Züst wird mit diesen Ergebnissen die seit vierzig Jahren gehegte Vermutung, dass Schädlinge die natürliche Auswahl ihrer Wirtspflanzen stark beeinflussen, erstmals experimentell bestätigt. Ein weiterer Hinweis darauf ist, dass die Pflanzen die kostspieligen Abwehrmechanismen innerhalb weniger Generationen wieder aufgeben, falls der Befall durch Schädlinge ausbleibt.

«Genetische Vielfalt innerhalb einer Art wird nur so lange aufrechterhalten, wie sie der Pflanze einen Nutzen bringt, zum Beispiel den Schutz vor Schädlingen», erklärt Mitautorin Lindsay Turnbull von der Universität Zürich. Diese genetische Vielfalt innerhalb von Pflanzenarten sei heute durch menschliche Eingriffe in die Landschaft vielerorts gefährdet.

Nutzpflanzen werden unter Preisgabe der natürlichen Abwehrmechanismen auf schnelles Wachstum und maximalen Ertrag hin selektioniert, womit der Einsatz von Pestiziden unumgänglich wird. Die neu gewonnenen Erkenntnisse könnten in Zukunft dazu genutzt werden, massgeschneidertes Saatgut zu entwickeln, das gegen lokal dominant auftretende Schädlinge resistent ist, wie die Forschenden schreiben. Auf diese Weise könnte der Einsatz von Pestiziden stark eingeschränkt werden.

(sda)