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08.08.2017

Nützliches Netzwerk eines Parasiten

Schmarotzer wie der Teufelszwirn schaden Wirtspflanzen offenbar nicht nur. Ihr Parasitennetzwerk fungiert gleichfalls als Alarmmelder bei Insektenbefall, um Nachbarpflanzen zu warnen.

In der Natur umschlingt das Geflecht des Teufelszwirns verschiedenste Pflanzenarten.
In der Natur umschlingt das Geflecht des Teufelszwirns verschiedenste Pflanzenarten.
Quelle: 
Wikipedia CC BY-SA 3.0 / https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/

Der Volksmund nennt sie Teufelszwirn, Hexenseide oder Kletterhur. Schmarotzerpflanzen der Gattung Cuscuta sind Parasiten und bei Landwirten nicht sonderlich beliebt. Sie winden sich über den Boden am Spross empor, saugen sich an den Pflanzen fest und entziehen ihnen Nährstoffe, Wasser und Kohlenhydrate. Ihr parasitisches Netzwerk kann so ganze Ernten vernichten.

Deutsch-chinesische Zusammenarbeit

Forscher haben nun eine andere Seite der Parasitenpflanze entdeckt. Ein Team von Wissenschaftlern des Kunming Instituts für Botanik in China und des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie in Jena fand heraus, dass das weitgestreckte Netz des Teufelszwirns auch als Alarmmelder bei Insektenbefall fungiert. Über die Ergebnisse der Studie berichten die Forscher im Fachjournal „PNAS“.

Bekannt ist, dass Pflanzen über gasförmige Substanzen und unterirdische Pilznetzwerke miteinander kommunizieren. „Daher fragten wir uns, ob der Teufelszwirn bei Insektenbefall entsprechende Signale von Pflanze zu Pflanze überträgt, und wenn ja, ob diese Signale Verteidigungsbereitschaft vermitteln“, erläutert Max-Planck-Forscher Jianqiang Wu.

Nicht nur in Deutschland, auch in China ist der Teufelszwirn für Ernteverluste verantwortlich. Im Rahmen der Studie nutzen die Forscher daher neben der hiesigen Modellpflanze Ackerschmalwand auch Sojabohnen sowie Tabak und wilde Tomaten. Die Pflanzen wurden über den Teufelszwirn paarweise oder in Gruppen verbunden und gleichfalls mit Raupen des bekannten Pflanzenschädlings Spodoptera litura besetzt, um Abwehrreaktionen zu provozieren.

Signalübertragung über Teufelszwirn-Brücken

Die Sequenzierung aller aktiven Gene in Blättern der vom Teufelszwirn befallenen Pflanzen machte deutlich: Von Insekten befallene Pflanzen nutzten die Teufelszwirn-Brücken, um Pflanzen in der Nachbarschaft vor Insekten zu warnen. „Die Signalübertragung wurde offenkundig, da wir große Veränderungen im Transkriptom lokal befallener Blätter, aber auch nicht-befallener Blätter derselben Pflanze sowie von Blättern benachbarter Pflanzen ohne Befall beobachten konnten“, erklärt Christian Hettenhausen. Der Studie zufolge wird das Alarmsignal insbesondere vom Pflanzenhormon Jasmonsäure gesteuert. „Wir konnten höhere Konzentration von Abwehrsubstanzen in kurzer Zeit über mehrere miteinander verbundene Pflanzen hinweg, sogar über größere Entfernungen nachweisen“, betont Jianqiang Wu. Nicht nur über eine große Distanz, sondern auch über verschiedene Pflanzenarten spannte sich danach das Nachrichtennetz.

Ob das Pflanzenwarnsystem des Teufelszwirns tatsächlich so uneigennützig ist, müssen weitere Studien erst klären. Als nächstes wollen die Wissenschaftler das Alarmsystem der Schmarotzerpflanze näher untersuchen und mit stechenden und saugende Insekten, das Verteidigungssystem prüfen.

bb

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