Priming der Herbivorenabwehr von Nicotiana attenuata nach Eiablage durch Manduca sexta: ein natürlicher Mechanismus mit Potential für den biologischen Pflanzenschutz?

Stipendiatin/Stipendiat: Dr. Michèle Bandoly

Pflanzen haben vielfältige Abwehrmechanismen entwickelt, um sich gegen Herbivore zu wehren. Oft löst erst der Befall mit Schadinsekten die Produktion von toxischen Sekundärmetaboliten aus, obwohl diese Aktivierung mitunter Tage dauern kann, in denen die Pflanze noch schutzlos ist. Dennoch lohnt sich diese Induzierbarkeit, da die Herstellung der Abwehrsubstanzen Ressourcen benötigt, die in Abwesenheit von Herbivoren für Wachstum und Reproduktion genutzt werden können.

In den letzten Jahren wurde ein Mechanismus der induzierten Pflanzenabwehr bekannt, bei dem Pflanzen eine beschleunigte und gesteigerte Abwehrreaktion auf Befall zeigen, wenn sie zuvor bereits einem Befall ausgesetzt waren. Dieses Vermögen einer verstärkten Abwehr nennt man Priming. Die Pflanze ist zunächst in einer Art Alarmbereitschaft und erspart sich die kostenintensive Synthese von Abwehrsubstanzen. Erst bei einem tatsächlichen Befall aktiviert sie ihre Abwehr, die schneller und stärker ausfällt. Für Priming gegen Herbivore ist bekannt, dass Duftstoffe von benachbarten, befallenen Pflanzen ein Priming der Pflanzenabwehr gegen erneuten Herbivorenbefall auslösen können. Ein anderes, zuverlässiges Signal für einen zukünftigen Befall ist die Eiablage von herbivoren Schadinsekten, die zumeist an der Wirtspflanze erfolgt. Demnach wäre eine erhöhte Alarmbereitschaft für eine Pflanze, an die Herbivoreneier gelegt wurden, sehr sinnvoll.

Mit Hilfe von ökologischen, chemischen und molekularen Methoden werden Effekte von Eiablagen des Tabakschwärmers (Manduca sexta) auf die fraßinduzierte Abwehr des wilden Tabak (Nicotiana attenuata) untersucht werden. Mittels chromatographischer Verfahren (HPLC, GC-MS) und Enzymaktivitättests werden Sekundärmetabolite und Phytohormone analysiert. In Biotests werden Eiablageeffekte auf die Larvalentwicklung und die indirekte Abwehr durch Duftstoffe (Y-Olfaktometer) untersucht. Die Regulation relevanter Signalwege wird mit quantitativer Real Time PCR analysiert. Anhand von Pflanzenfitnessparametern werden Kosten und Nutzen des Priming ermittelt. Ein detailliertes Verständnis der natürlichen Pflanzenabwehr birgt das Potential neuer Ansätze für einen gesundheits- und umweltverträglichen Pflanzenschutz. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen könnten wichtige Beiträge für die Anwendung in der biologischen Schädlingsbekämpfung leisten.

Förderzeitraum:
01.06.2010 - 31.05.2013

Institut:
Freie Universität Berlin
FB Biologie, Chemie, Pharmazie
Institut für Biologie - Molekulare Ökologie

Betreuer:
Prof. Dr. Anke Steppuhn

E-Mail: E-Mail schreiben

Publikationen:

Priming der Herbivorenabwehr von Nicotiana attenuata nach Eiablage durch Manduca sexta
Priming der Herbivorenabwehr von Nicotiana attenuata nach Eiablage durch Manduca sexta