Wie Pflanzen ihre Schädlinge austricksen

Die Naturstoff-Apotheke

Der Wilde Tabak kommt nach Feuern vorübergehend in großen Populationen in den Wüsten im Südwesten der USA vor. Bild vergrößern
Der Wilde Tabak kommt nach Feuern vorübergehend in großen Populationen in den Wüsten im Südwesten der USA vor.

Alle diese toxischen Substanzen sind Produkte des pflanzlichen Sekundärstoffwechsels (der Primärstoffwechsel sorgt für die Grundausstattung mit Aminosäuren, Lipiden, Kohlenhydraten und Nukleinsäuren). Er produziert eine Fülle chemisch sehr unterschiedlicher Verbindungen, für die bisher nur in einigen Fällen auch eine eindeutige Funktion (als Abwehrstoff, Signalsubstanz, Lichtwandler oder Pflanzenhormon) nachgewiesen werden konnte.

Mehr als 100.000 unterschiedliche Naturstoffe sind heute bekannt; die tatsächliche Anzahl schätzen Forscher auf mehr als 500.000. Die Suche nach neuen Verbindungen wird angetrieben durch vielseitige Einsatzmöglichkeiten in Pharmazie, Medizin und Landwirtschaft. Beispiele für weltweit erfolgreich eingesetzte Naturstoffe oder Produkte, denen Naturstoffe als Leitstrukturen zugrunde liegen, sind das Aspirin in der Medizin sowie das Pyrethrum im Pflanzenschutz. Übrigens setzten die Chinesen schon vor fast 2000 Jahren ein Pulver aus getrockneten Chrysanthemenblüten zur Insektenbekämpfung ein – der Wirkstoff: Pyrethrum.

Der Wilde Tabak (Nicotiana attenuata) ist Gegenstand der Untersuchungen am Max-Planck-Institut für chemische Ökologie in Jena. Er kommt nach Feuern vorübergehend in großen Populationen in den Wüsten im Südwesten der USA vor. Als Pionierpflanze bzw. Erstbesiedler auf diesen Flächen muss sich die Pflanze gegen zahlreiche Krankheitserreger (z.B. Pilze) und Pflanzenfresser wehren. Die Herstellung von Nikotin ist Bestandteil der direkten Abwehr: Knabbern Säugetiere, wie Kaninchen, an den Blättern, so fährt die Pflanze ihre Nikotinproduktion proportional zum Umfang der Schädigung hoch.

Doch das Hochregulieren der Nikotinsynthese ist für Nicotiana attenuata nicht nur ressourcenintensiv und verlangsamt ihre Entwicklung (siehe BIOMAX 7). Darüber hinaus passen sich Pflanzen fressende Insekten auch sehr schnell an die chemischen Abwehrmechanismen an, indem sie sekundäre Pflanzenstoffe für ihre eigene Abwehr im Körper anreichern. Den Raupen des Amerikanischen Tabakschwärmers Manduca sexta ist es gelungen, sich biochemisch auf die giftige Wirtspflanze umzustellen: Sie speichern das Nikotin in ihrer Hämolymphe (Leibeshöhlenflüssigkeit) und schützen sich auf diese Weise vor der endoparasitischen Wespe Cotesia congregata, deren Larven sich nun nicht mehr entwickeln können.

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