Wehrhafte Erdfl?he

Die Verteidigungsf?higkeit von Meerretticherdfl?hen h?ngt von ihrer Futterpflanze und ihrem Entwicklungsstadium ab

2. M?rz 2020

Meerretticherdfl?he nutzen Pflanzenabwehrstoffe, sogenannte Senf?lglykoside, aus ihrer pflanzlichen Nahrung zur Verteidigung gegen R?uber. Dazu speichern sie enorme Mengen dieser ungiftigen Substanzen im K?rper und besitzen wie ihre Futterpflanze selbst ein Enzym, das Senf?lglykoside in giftige Senf?le umwandelt. Ein Forschungsteam am Max-Planck-Institut für chemische ?kologie in Jena hat nun herausgefunden, dass die Pflanzenabwehrstoffe zwar in allen Lebensstadien des Meerretticherdflohs nachweisbar sind, aber das Enzym, das für die Umwandlung in giftige Substanzen ben?tigt wird, nicht immer aktiv ist. W?hrend Larven den Angriff durch einen R?uber, wie der asiatischen Marienk?ferlarve, erfolgreich abwehren k?nnen, werden Puppen gefressen, da sie keine nennenswerte Enzymaktivit?t aufweisen.

Die Larve des Meerretticherdflohs (Phyllotreta armoraciae, links) ist bestens gegen R?uber, wie die asiatische Marienk?ferlarve (Harmonia axyridis, rechts), geschützt. Sie nutzt für ihre chemische Verteidigung Senf?lglycoside aus ihrer Wirtspflanze, die sie mit Hilfe eines eigenen Enzyms in giftige Substanzen umwandeln kann. Verpuppt sich die Larve, sind zwar immer noch die Senf?lglycoside vorhanden, es fehlt aber das Enzym, um den Abwehrmechanismus erfolgreich zu aktivieren. Puppen des Meerretticherdflohs fallen daher im Experiment der Marienk?ferlarve zum Opfer.

Meerretticherdfl?he, die trotz ihres irreführenden Namens zu den Blattk?fern und nicht zu den Fl?hen geh?ren, fressen an Pflanzen, die wie Meerrettich, Raps, Senf und andere Kreuzblütler mit einer ?Senf?lbombe“ ausgestattet sind. Dieses Verteidigungssystem beruht auf zwei Komponenten: den Senf?lglykosiden - pflanzlichen Abwehrstoffen - und dem Enzym Myrosinase. Bei Verletzung des pflanzlichen Gewebes kommen die ungiftigen Senf?lglykoside in Kontakt mit der Myrosinase. Dies hat zur Folge, dass die Senf?lglykoside zu giftigen Senf?len umwandelt werden, die ?Bombe“ wird also ?scharf“.

Der Meerretticherdfloh kann das pflanzliche Abwehrsystem nachahmen, indem er die ungiftigen Senf?lglykoside seiner Futterpflanze aufnimmt, im K?rper speichert und eine eigene K?fer-Myrosinase produziert (?K?fer, die nach Senf schmecken”). Ein Team von Wissenschaftlern um Franziska Beran am Max-Planck-Institut für chemische ?kologie in Jena, wollte nun herausfinden, ob alle Lebensstadien, vom Ei bis zum K?fer, mit dieser Senf?lbombe ausgestattet sind, und ob sie einen wirksamen Schutz vor Fressfeinden darstellt.

Enzymaktivit?t h?ngt vom Lebensstadium ab

Ihre Experimente ergaben, dass Senf?lglykoside in allen Lebensstadien des Meerretticherdflohs zu finden sind. Allerdings war die K?fer-Myrosinase nicht in allen Lebensstadien aktiv. Ob ein Lebensstadium über ein aktives Enzym verfügt oder nicht, konnten die Forscher anhand des Zuckers bestimmen, das die Myrosinase von den Senf?lglykosiden abspaltet. Dieser Zucker reichert sich über die Zeit an. ?Larven wiesen eine hohe Enzymaktivit?t auf, w?hrend im Puppenstadium kaum Aktivit?t vorhanden war. Die F?higkeit, sich mithilfe von Pflanzenabwehrstoffen gegen Feinde zu verteidigen, unterscheidet sich damit sehr stark zwischen den unterschiedlichen Lebensstadien“, beschreibt Theresa Sporer, die Erstautorin der Studie, die Ergebnisse.

Um herauszufinden, ob die Unterschiede in der Enzymaktivit?t für die Verteidigung wirklich wichtig sind, haben die Wissenschaftler Larven und Puppen der Meerretticherdfl?he einem gefr??igen R?uber angeboten, den Larven des asiatischen Marienk?fers. ?Die Beobachtungen bei diesem Experiment waren beeindruckend“, berichtet Johannes K?rnig, ein weiterer Autor der Studie. ?Wenn die Marienk?ferlarve an einer Erdflohlarve nur kurz frisst, kommt es zu einer sehr starken Reaktion. Die Marienk?ferlarve h?rt sehr schnell auf zu fressen, entfernt sich von der Beute und übergibt sich h?ufig. Die R?uber hungern sich lieber zu Tode, als die Larven zu fressen, die über eine funktionierende Senf?lbombe verfügen.“

Schutzlose Puppen

Im Gegensatz dazu hatten Puppen keinen chemischen Schutz und wurden von den Marienk?ferlarven gefressen. Gleichfalls zeigte der Vergleich von Larven, die je nach Futterpflanze Senf?lglykoside gespeichert hatten oder nicht, dass diese Stoffe tats?chlich für eine erfolgreiche chemische Abwehr notwendig sind: Larven mit Senf?lglykosiden k?nnen den Feind abwehren, aber Larven ohne Senf?lglykoside wurden gefressen.

Für die Forscher war es dabei überraschend, dass sich Puppen chemisch kaum verteidigen k?nnen, weil die Insekten gerade in diesem Lebensstadium nicht mobil sind und nicht flüchten k?nnen. Daher w?re eigentlich gerade in diesem Stadium eine besonders gute Verteidigung zu erwarten. Allerdings ist noch unklar, welche R?uber es besonders auf die Puppen abgesehen haben. Die Forscher vermuten, dass Fadenwürmer und Mikroben wichtige natürliche Feinde darstellen.

In weiteren Studien m?chten die Wissenschaftler nun herausfinden, ob die k?fereigene Senf?lbombe ebenfalls erfolgreich gegen Feinde aus dem natürlichen Umfeld des Meerretticherdflohs eingesetzt werden kann. Au?erdem wollen sie untersuchen, welche Substanzen bei der Verteidigung der Puppen gegen ihre natürlichen Feinde eine Rolle spielen und ob diese weiteren Mechanismen gegen ihre Feinde anwenden. Die Ergebnisse werden dabei auch für den Gartenanbau von Interesse sein, denn Meerretticherdfl?he stehen im Verdacht, für den Ertragsrückgang im Meerrettichanbau mit verantwortlich zu sein.

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