Ermöglicht parasitisches Netzwerk die Weiterleitung von Signalen?
© Curtis Clark (Bio Trek)/Wikimedia.org
Parasitische Pflanzen der Gattung Cuscuta werden auch Beim Teufelszwirn oder auch Hexenseide genannt (GAttung Cuscuta) handelt es sich um einen Volschmarotzer, der nicht wählerisch ist bei der Wahl des Wirts und großen Schaden anrichten kann. Statt Wurzeln besitzt er Saugorgane, mit denen er seinen Opfern lebenswichtige Nährstoffe, Wasser und sogar Makromoleküle entzieht.
Dabei befällt er oft gleiche mehrere Wirtspflanzen auf einmal und schafft sich auf diese Weise ein parasitisches Netzwerk. Über sogenannte „Teufelszwirn-Brücken“ verbindet er selbst Pflanzen unterschiedlicher Arten miteinander.
Der Frage, ob diese Netzwerke auch als Kommunikationsverbindung zwischen den befallenen Pflanzen dienen, ging nun ein Forschungsteam vom Kunming Institut für Botanik in China und des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie in Jena/D nach. In mehreren Experimenten untersuchten sie, ob die netzwerkartige Verbindung des Teufelszwirn zur Weiterleitung von Signalen dienen kann.
Abwehrsignale über Schmarotzer-Verbindungen
Mittels RNA-Sequenzierung wurden zunächst die Veränderungen der Genaktivitäten der Pflanzen nach Insektenbefall untersucht, wobei sich große Veränderungen bei allen Blättern derselben Pflanze - ob befallen oder nicht befallen - zeigten. Auch bei den Blättern benachbarter Pflanzen, die ebenfalls noch von den Insekten verschont geblieben waren, machte sich dies bemerkbar.
Verglichen mit der Kontrollgruppe ohne Schadinsektenbefall wurden in den direkt befallenen Blättern knapp über 900 Gene unterschiedlich exprimiert. In nicht-befallenen Blättern derselben Pflanze waren es noch 655 und in den Blättern benachbarter Pflanzen 566 Gene.
Die Forsher entdeckten zudem, dass in allen Blättern nach dem Insektenbefall zwei Trypsin-Protease-Inhibitor-Gene, die der Abwehr von Insekten dienen, hochreguliert wurden. Damit erhärtete sich die Annahme, dass Abwehrsignale über die Teufelszwirn-Brücken zu allen verbundenen Pflanzen gelangen. Versuche mit anderen Pflanzenarten (Sckerschmalwand, Tabak und wilde Tomate) kamen zu ähnlichen Ergebnissen.
Weitere Forschungsfelder
Nach nur kurzer Zeit ließen sich höhere Konzentrationen von Abwehrsubstanzen in allen durch den Parasit verbundenen Pflanzen nachweisen. Auch zwischen Pflanzen, die mehr als einen Meter voneinander entfernt wuchsen, funktionierte die Signalübertragung. Allerdings sind die dafür verantwortlichen Signalmoleküle bisher noch unbekannt.
In weiteren Untersuchungen soll nun geklärt werden, ob bei einem Befall mit anderen Insekten (z. B. Blattläuse) die gleichen oder andere Verteidigungssignale ausgetauscht werden und wie der Transport im Detail erfolgt.
Quelle: Pflanzenforschung
