„Bei Umweltstress verlieren Pflanzen die Kraft zur Selbstverteidigung“

Pflanzen sprechen mit Chemie. Sie produzieren Naturstoffe wie beispielsweise giftige und bittere Alkaloide, um sich gegen Schädlinge zu verteidigen. Pflanzen produzieren auch Duftstoffe. Damit locken sie Bienen und andere Bestäuber an oder auch räuberische Insekten, die die Pflanzen von gefräßigen Raupen befreien. Anders als synthetische Pestizide haben Naturstoffe wenig bis keine negativen Auswirkungen auf die gesamte Biodiversität. Wenn wir diese natürliche „Selbstverteidigung“ von Pflanzen besser verstehen, können wir unser Gemüse nachhaltiger produzieren.

Im Prinzip ja. Aber die Forschung von Kollegen zur Kommunikation von Maiswurzeln mit Feinden von Käferlarven hat gezeigt, dass bestimmte Maisvarietäten die Duftstoffe, die diese unterirdischen Feinde anlocken, nicht mehr produzieren. Bei aktuellen Züchtungen konnten diese Eigenschaften vernachlässigt werden, solange wir die synthetischen Pestizide hatten. Die Fähigkeit der Pflanzen zur chemischen Selbstverteidigung müssen wir jetzt wieder in neue Züchtungsprogramme aufnehmen. Dazu müssen wir aber erst verstehen, welche chemischen Stoffe wichtig und welche Gene in den Pflanzen dafür zuständig sind.

Wenn es zu heiß oder zu trocken ist, müssen sich die Pflanzen anpassen, damit sie überleben. Diese Anpassungen kosten Energie und Ressourcen, so zum Beispiel Stickstoff. Unter Umständen kann es sein, dass die Pflanzen dann keine „Kraft“ mehr haben, sich auch gegen Schädlinge zu wehren. Andererseits ist es auch möglich, dass die Anpassungen an Trockenstress die Pflanze auch resistenter machen. Solche Anpassungen können sich beispielsweise darin zeigen, dass Pflanzen kleinere, aber dickere Blätter entwickeln, um die Verdunstung von Wasser über die Blätter zu verringern. Weil unter den aktuellen Klimabedingungen Schädlinge und Hitzestress gleichzeitig auftreten, erforschen wir am IGZ solche Themen auch im direkten Zusammenhang.

Pflanzen überleben schon Millionen von Jahren auf unserer Erde, viel länger als es uns Menschen gibt. Es gab Zeiten, da war es vielleicht viel wärmer auf unserem Planten, und es gab auch größere Fraßfeinde wie die Dinosaurier. All dies haben Pflanzen mit Hilfe ihrer Naturstoffchemie und Anpassungsfähigkeit überlebt. Als chemische Ökologin versuche ich zu verstehen, wie sie das geschafft haben. Mit diesem Wissen können wir auch dafür sorgen, dass wir in der Zukunft sicher und nachhaltig Gemüse und andere pflanzliche Nahrungsmittel in ausreichender Menge produzieren können, um die Weltpopulation zuverlässig mit hochwertiger und gesunder Nahrung zu versorgen.

Mein Forschungsschwerpunkt ist die chemische und molekulare Ökologie von Pflanzen-Insekten-Interaktionen. Dabei geht es unter anderem auch darum, wie Pflanzen ihre Antwort auf gleichzeitige Angriffe, insbesondere zwischen oberirdischen und unterirdischen Pflanzenfressern, optimieren. Wir erforschen auch, ob bestimmte Pilze sowie Mykorrhizen, die Pflanzen dazu anregen, sich besser zu verteidigen. Ich versuche auch zu verstehen, wie es im Laufe der Evolution dazu gekommen ist, dass Pflanzen tausende von Naturstoffen produzieren. Wir erforschen dabei die ökologische Rolle dieser chemischen Vielfalt in Pflanzen – also welcher pflanzliche Naturstoff hat welche Wirkung. Damit liefert meine Forschung Grundlagenwissen, welches in Züchtungsprogramme für Pflanzen einfließt, damit diese sich besser selbst verteidigen können.  Gemeinsam mit Züchtungsfirmen übersetzen wir das Wissen in die Praxis.

Interview: Beatrix Boldt