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Sperrfrist: bis Dienstag, 5. Januar 2016, 20:00 Uhr MEZ (14:00 Uhr EST)
5. Januar 2016
Nr. 1/2016 (156)
Löwenzahn schützt sich mit Latex vor Maikäfer-Larven
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Eine einzelne Substanz im Latex-Saft der Pflanze hält Wurzelschädlinge fern
Presse
Der Löwenzahn gilt vielen als ein lästiges Unkraut. Neben Hobby-Gärtnern hat die
Pflanze auch in der Natur viele Feinde. Vor diesen schützt sie sich mit einem
latexhaltigen Saft. Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie
in Jena und der Universität Bern konnten jetzt nachweisen, dass eine einzige
Substanz aus dem bitteren Latexsaft die Wurzeln des Löwenzahns gegen gefräßige
Maikäferlarven wirksam schützt. Latex ist demnach für die pflanzliche Verteidigung
gegen Bodenschädlinge entscheidend. (PLOS Biology, Januar 2016, Open Access)
Angela Overmeyer M.A.
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Anschrift
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07745 Jena, Germany
Internet
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Meret Huber, eine junge Wissenschaftlerin aus der Schweiz und Erstautorin der
jetzt veröffentlichten Studie, forscht seit vier Jahren am Max-Planck-Institut für
chemische Ökologie und hat über ihre Arbeit zur Verteidigung des Löwenzahns
gegen Wurzelschädlinge an der Friedrich-Schiller-Universität Jena promoviert.
Foto: Anna Schroll
Der Löwenzahn ist ein Überlebenskünstler
Der Löwenzahn (Taraxacum officinale agg.) ist eine der bekanntesten Pflanzen. Sie
kommt ursprünglich aus Europa und Asien und hat sich fast in der gesamten
nördlichen Hemisphäre verbreitet. Kinder lieben die gelben Blüten und noch mehr die
sogenannten „Pusteblumen“ mit den kleinen Fallschirmen gleichen Samen, die vom
Wind über große Entfernungen getragen werden. Aus den Samen wachsen Pflanzen
mit einer Kraft, die sogar Asphalt überwinden kann. Sie sind damit zu einem Symbol
für das Überleben in der modernen Großstadt geworden.
Auf dem Feld und in der Wiese muss sich die Pflanze jedoch gegen viele Fraßfeinde
zur Wehr setzen. Zu diesen Feinden zählen auch Maikäferlarven. Der Maikäfer
(Melolontha melolontha) 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. Wie viele andere Pflanzen
produziert der Löwenzahn sekundäre Abwehrstoffe, die ihn vor Insektenfraß schützen
sollen. Einige dieser Abwehrstoffe, zu denen insbesondere Terpene und Phenole
gehören, sind auch pharmazeutisch interessant und gelten auch 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.
Warum Löwenzahn-Latex bitter ist
Diesen Löwenzahn-Latex haben jetzt Forscher der Abteilung Biochemie zusammen
mit ihren Kollegen von der Universität in Bern genauer unter die Lupe genommen. Die
Wissenschaftler fanden die höchsten Konzentrationen des bitteren Latex in den
Wurzeln der Löwenzahnpflanzen. Die Wurzeln sind für die Pflanze
als
Hauptspeicherorgan für Nährstoffe besonders wichtig und schützenswert, weil sie
schon früh im Jahr die Blütenbildung ermöglichen.
Eine einzige chemische Verbindung schützt die Pflanze
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-DGlycopyranosyl-Ester (TA-G). Wurde die gereinigte Substanz in ökologisch relevanten
Mengen einer künstlichen Larvennahrung beigemengt, fraßen die Engerlinge weniger.
Den Forschern gelang es, das Enzym zu identifizieren, das den ersten Schritt zur TAG-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 Ein gewöhnliches Gartenexperiment
mit Löwenzahn-Pflanzen unterschiedlicher Linien machte deutlich, dass Pflanzen, die
viel TA-G produzierten, im Vergleich zu anderen Pflanzen gesünder sind und sich
stärker vermehren, 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.“
Die Kombination der Methoden als Schlüssel zum Erfolg
„Entscheidend für den Erfolg der Untersuchungen war die Kombination verschiedener
Forschungsansätze“, meint Matthias Erb von der Universität Bern, der die Studie
geleitet hat. „Jeder dieser Ansätze hat seine Schwächen, die durch die Stärken der
anderen ausgeglichen wurden. Unsere interdisziplinäre Herangehensweise hat sich
als sehr wirkungsvoll im Hinblick auf das Verständnis biologischer Systeme erwiesen.“
In weiteren Experimenten wollen sich die Forscher der Co-Evolution von LöwenzahnPflanzen 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.
[AO]
Originalveröffentlichung:
Huber, M., Epping, J., Schulze Gronover, C., Fricke, J., Aziz, Z., Brillatz, T., Swyers,
M., Köllner, T. G., Vogel, H., Hammerbacher, A., Triebwasser-Freese, D., Robert, C.
A. M., Verhoeven, K., Preite, V. Gershenzon, J., Erb, M. (2016). A latex metabolite
benefits plant fitness under root herbivore attack. PLOS Biology, DOI:
10.1371/journal.pbio.1002332. Open Access
http://dx.doi.org/10.1371/journal.pbio.1002332
Weitere Informationen:
Meret Huber, Max-Planck-Institut für chemische Ökologie, Hans-Knöll-Str. 8, 07743
Jena, +49 3641 57-1329, [email protected]
Matthias Erb, Universität Bern, Institut für Pflanzenwissenschaften, Altenbergrain 21,
CH-3013 Bern, Schweiz, +41 31 631 8668, [email protected]
Jonathan Gershenzon, Max-Planck-Institut für chemische Ökologie, Hans-Knöll-Str. 8,
07743 Jena, +49 3641 57-1301, [email protected]
Kontakt und Bildanfragen:
Angela Overmeyer M.A., Max-Planck-Institut für chemische Ökologie, Hans-Knöll-Str.
8, 07743 Jena, +49 3641 57-2110, E-Mail [email protected]
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