Pappeln sind wichtige Bäume für die Papier- und Zellstoffindustrie – und sie können etwas, das die Pflanzenforschung nicht erwartet hatte: Ihre Abwehrhormone Salicylsäure und Jasmonsäure verstärken sich gegenseitig. Von einjährigen Pflanzen wie der in der Forschung beliebten Modellpflanze Ackerschmalwand ist bekannt, dass sich diese beiden Hormone gegenseitig blockieren. Entweder ist der eine oder der andere Abwehrweg besonders aktiv. Die neue Studie im Fachjournal „New Phytologist“ belegt nun, dass die Schwarzpappel – und vermutlich auch weitere Baumarten – dieser Limitierung nicht unterliegen.

Zusammenspiel der Abwehrhormone erforschen

„Im Gegensatz zu der Annahme, dass Salicylsäure und Jasmonsäure antagonistisch, also gegeneinander wirken, hatten wir in unseren früheren Studien an Pappelbäumen bereits beobachtet, dass die Konzentrationen beider Hormone als Reaktion auf eine Infektion mit pathogenen Pilzen ansteigen“, schildert der Erstautor der Studie Chhana Ullah vom Max-Planck-Institut für chemische Ökologie. „Daher bestand die wichtigste Forschungsfrage für uns darin, das Zusammenspiel dieser beiden Abwehrhormone in der Pappel genauer zu bestimmen.“

Mit zwei Ansätzen untersuchte das Forschungsteam, wie sich eine erhöhte Menge Salicylsäure auf die Menge der Jasmonsäure in den Zellen der Pappel auswirkt. „Wir manipulierten den Salicylsäuregehalt in Pappeln durch gentechnische Veränderung und direkte chemische Applikation und führten anschließend umfangreiche chemische Analysen der Pflanzen mit und ohne Pilzinfektion durch“, erlärt Ullah. „So konnten wir die Auswirkungen der Salicylsäure von anderen Faktoren trennen und zeigen, dass sie die Produktion von Jasmonsäure direkt stimuliert.“

Normales Wachstum trotz aktiver Abwehr

Auf diese Weise konnten die Forschenden nicht nur zeigen, dass Pappeln tatsächlich beide Hormone gleichzeitig produzieren und sich dadurch besonders erfolgreich gegen Pilzbefall wehren können. Sie stellten auch fest, dass dies keinerlei Wachstumseinschränkungen zur Folge hat. Einjährige Pflanzen wie die Ackerschmalwand begrenzen ihr Wachstum, wenn sie in den Abwehrmodus wechseln.

Die Fachleute vermuten nun, dass ein Baum über ausreichend Ressourcen verfügt, um gleichzeitig beide Abwehrprozesse und auch noch das Wachstum aufrechtzuerhalten. Die genauen genetischen und biochemischen Zusammenhänge sind zwar noch ungeklärt. Doch das Wissen darum, dass Salicyl- und Jasmonsäure positiv miteinander wechselwirken, ermöglicht es der Pflanzenzüchtung, Pappeln künftig besser vor Schädlingsbefall und Krankheiten zu schützen.

bl