Posted in: Pflanzenwelt 6. Januar 2016 21:15 0 Kommentare Weiter lesen →

Löwenzahn: Latex gegen Maikäfer-Larven

Der Löwenzahn hat in der Natur viele Feinde. Vor diesen schützt er sich mit einem latexhaltigen Saft. Forscher aus Jena und Bern konnten jetzt nachweisen, dass eine einzige Substanz aus dem bitteren Latexsaft die Wurzeln der Pflanze gegen gefräßige Maikäferlarven schützt. Latex ist demnach für die pflanzliche Verteidigung gegen Bodenschädlinge entscheidend.

Der Maikäfer verbringt seine ersten drei Lebensjahre unter der Erde, wo er sich als Larve oder Engerling von den Wurzeln verschiedener Pflanzen ernährt. Seine Lieblingsspeise sind die Wurzeln des Löwenzahns. Dieser kämpft gegen den tierischen Feind mit sekundären Abwehrstoffen, zu denen Terpene und Phenole gehören. Sie sind auch pharmazeutisch interessant und gelten als vielversprechende Wirkstoffe gegen Krebs. Die wichtigsten dieser Metaboliten sind Bitterstoffe, die vor allem in dem milchigen Saft zu finden sind, der Latex genannt wird und der in fast zehn Prozent aller Blütenpflanzen vorkommt.

Diesen Löwenzahn-Latex haben jetzt Forscher des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie in Jena zusammen mit Kollegen der Universität in Bern genauer unter die Lupe genommen. Die Wissenschaftler fanden die höchsten Konzentrationen des bitteren Latex in den Wurzeln der Pflanzen. Die Wurzeln sind als Hauptspeicherorgan für Nährstoffe besonders wichtig und schützenswert, weil sie schon früh im Jahr die Blütenbildung ermöglichen.

Die Wissenschaftler testeten zunächst, ob sich die Latexverbindungen des Löwenzahns negativ auf die Entwicklung der Maikäfer-Larven auswirken und umgekehrt den Gesundheitszustand und die Vermehrung der Pflanze unter Engerlingsbefall verbessern. Eine Analyse der Einzelkomponenten des Löwenzahnlatex ergab, dass eine einzelne Substanz das Larvenwachstum negativ beeinflusst. Es handelte sich dabei um das Sesquiterpenlacton Taraxinsäure-Beta-D-Glycopyranosyl-Ester (TA-G). Wurde die gereinigte Substanz in ökologisch relevanten Mengen einer künstlichen Larvennahrung beigemengt, fraßen die Engerlinge weniger.

Eine Maikäferlarve (Melolontha melolontha) frisst an der Wurzel eines Löwenzahns. Foto: Meret Huber / Max-Planck-Institut für chemische Ökologie, PLOS Biology

Eine Maikäferlarve (Melolontha melolontha) frisst an der Wurzel eines Löwenzahns. Foto: Meret Huber / Max-Planck-Institut für chemische Ökologie, PLOS Biology

Den Forschern gelang es, das Enzym zu identifizieren, das den ersten Schritt zur TA-G-Biosynthese katalysiert. Wurzeln von genetisch veränderten Pflanzen ohne das Enzym und damit auch ohne den Abwehrstoff wurden deutlich häufiger von Larven gefressen. Die chemische Zusammensetzung des Latex variiert zwischen verschiedenen natürlichen Löwenzahn-Linien. Jene Linien, die viel TA-G produzieren, sind im Vergleich zu anderen Pflanzen gesünder und vermehren sich stärker, wenn sie von wurzelfressenden Engerlingen attackiert werden.

„Dass eine einzige chemische Verbindung ausreicht, um die Pflanze gegen den Engerling zu schützen, ist eine Überraschung“, sagt Jonathan Gershenzon, der Leiter der Abteilung Biochemie am Max-Planck-Institut in Jena. „Der Latex von Löwenzahn und anderen Pflanzen enthält so viele unterschiedliche Substanzen, dass es uns eher unwahrscheinlich erschien, dass eine davon allein eine so herausragende Rolle bei der Insektenabwehr spielen kann.“

In weiteren Experimenten wollen sich die Forscher der Co-Evolution von Löwenzahn-Pflanzen und ihren Wurzelschädlingen widmen und herausfinden, ob die Anwesenheit solcher Fraßfeinde die Pflanzenchemie im Laufe der Evolution verändert hat und ob sich wurzelfressende Insekten an die bitteren Latexverbindungen angepasst haben.

Forschung: Jonathan Gershenzon, Matthias Erb, u.a. in PLOS Biology, 5.1.2016, DOI: 10.1371/journal.pbio.1002332.

WWW:
Veröffentlichung in PLOS Biology
Max-Planck-Institut für chemische Ökologie

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