Pflanzen haben im Laufe der Evolution ein ausgeklügeltes System entwickelt, um sich gegen Fressfeinde zu wehren. Doch wie erkennen Pflanzen, von welchem Schädling die Bedrohung ausgeht? Forschende der Universität Hohenheim haben eine Antwort darauf gefunden. Anhand der gentechnisch veränderten Tomatenpflanze Solanum lycopersicum und dem australischen Tabak Nicotiana benthamiana wurde untersucht, wie der Abwehrmechanismus gegen Fressfeinde wie Insekten funktioniert.

Wie Pflanzen ihre Abwehrreaktion an Fressfeinde anpassen

„Für die Pflanze ist es wichtig zu wissen, ob es sich beispielsweise um Bakterien, Pilze oder Insekten handelt. Denn entsprechend unterschiedlich muss ihre Reaktion ausfallen“, erklärt Andreas Schaller vom Fachgebiet Physiologie und Biochemie der Pflanzen an der Universität Hohenheim. Wenn eine Raupe beispielsweise Tomatenblätter frisst, setzt die Pflanze Substanzen frei, die es dem Fressfeind schwer machen, die Nährstoffe zu verdauen. Bei Insekten sind es demnach spezielle Moleküle aus dem Speichel der Tiere, die „eine ganze Kaskade an verschiedenen Abwehrreaktionen in der Pflanze aktivieren“, schreiben die Forschenden.

„Poltergeist“-Enzym sorgt für zielgenaue Abwehrreaktion

Konkret wird dabei das Signalpeptid Systemin freigesetzt, das am Anfang der Kaskade steht und bei Nachtschattengewächsen wie der Tomatenpflanze eine Schlüsselposition in der Abwehr einnimmt. Die Forschenden fanden nun heraus, wie dieses Pflanzenhormon in der Pflanzenzelle konkret verarbeitet wird. Dabei spielt das Enzym namens Poltergeist-like Phosphatase – kurz PLL2 – die Hauptrolle. Wie das Team in der Fachzeitschrift Nature Plants schreibt, wird die Phosphatase durch das Systemin-Signal aktiviert und sorgt für die Zielgenauigkeit der Abwehrreaktionen.

Neue Perspektiven für die Pflanzenforschung

Das Wissen um die Bedeutung des Emzyms PLL2 im Systemin-Signalweg eröffnet den Forschenden zufolge „neue Perspektiven für die Pflanzenforschung“. „Wir hoffen, durch ein genaues Verständnis der Regulationsmechanismen, die natürlichen Abwehrmechanismen der Pflanzen verstärken zu können − im Interesse einer nachhaltigen Landwirtschaft, die auf den Einsatz von chemischen Mitteln weitgehend verzichten kann“, so Schaller. 

bb