Neue Möglichkeiten für die biologische Schädlingsbekämpfung
Jenaer Max-Planck-Forscher zeigen: Ein Gen steuert den chemischen "Hilferuf", mit dem schädlingsbefallener Mais Schutzinsekten anlockt
Schon seit einigen Jahren ist von mindestens 15 verschiedenen Pflanzenarten bekannt, dass diese sich bei Insektenfraß durch die Abgabe von Duftstoffen schützen, mit denen sie die Feinde ihrer Feinde anlocken. Wissenschaftler nennen das "indirekte Verteidigung", die nicht nur in der Luft, sondern auch im Erdboden funktioniert.
Um nun zu erforschen, wie dieser Mechanismus biochemisch funktioniert, also welche Enzyme und Gene eine Pflanze braucht, um diese Art der Selbstverteidigung auszuführen, haben die Max-Planck-Biologen für ihre Versuche Maispflanzen sowie Raupen der Art Spodoptera littoralis (Ägyptischer Baumwollwurm) und parasitische Wespen der Art Cotesia marginiventris gewählt. Die Entschlüsselung des komplexen Duftgemisches, das Maispflanzen bei Befall in die Luft abgeben, ergab bereits erste Hinweise, um welche Art von Enzym es sich handeln müsste.
Aus einer Genbank isolierten die Forscher verschiedene DNA-Abschnitte und analysierten dann deren Genprodukte (Enzyme) - verschiedene Terpensynthasen. Dass TPS10 tatsächlich das gesuchte Gen war, konnten die Forscher mit Hilfe gentechnisch veränderter Pflanzen belegen: In Pflanzen der Art Arabidopsis thaliana brachten sie das Gen TPS10 zusätzlich ein, so dass diese Pflanzen einen Teil des Maisduftes (neun spezielle Sesquiterpene) in ausreichender Menge herstellten. Mit einem so genannten Olfaktometer, einer Apparatur, in der Riechproben angeboten werden, untersuchten die Forscher dann, ob die duftproduzierenden Pflanzen wirklich die parasitischen Wespen anlocken.
Dazu platzierten die Forscher sowohl duftstoffproduzierende als auch unveränderte Pflanzen in die sechs Arme des Olfaktometers. Als die räuberischen Wespen im Zentralzylinder des Olfaktometers freigesetzt wurden, flogen diese bevorzugt zu jenen Pflanzen, die den Duftstoff produzierten. Hierbei ergab sich noch ein zusätzlicher und überraschender Befund: Um so zu reagieren, mussten die Wespen das Duftbouquet schon einmal in ihrem Leben wahrgenommen haben und mit dem Duft von Mais ihre Eiablage an der Raupe assoziieren. Denn junge "naive" Wespen, die ohne diese Erfahrung in das Olfaktometer gesetzt wurden, verteilten sich gleichmäßig über alle Versuchspflanzen - oder bewegten sich gar nicht.
Originalveröffentlichung: C. Schnee, T.G. Köllner, M. Held, T.C.J. Turlings, J. Gershenzon, J. Degenhardt; "The products of a single maize sesquiterpene synthase form a volatile defense signal that attracts natural enemies of maize herbivores"; PNAS 2006.
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