Das schnelle Wachstum mancher Pflanzen hat seinen Preis: Es geht zu Lasten der natürlichen Verteidigungsmechanismen. Die genauen Kosten der Verteidigung hat jetzt ein internationales Forscherteam erstmals ermittelt. Die jetzt in den „Proceedings of the Royal Society“ erschienenen Erkenntnisse sind für die auf Massenertrag selektionierten Nutzpflanzen und deren unnatürlich schwachen Schädlingsresistenz von Bedeutung.
Pflanzen stehen auf dem Speiseplan von vielen Insekten und Säugetieren. Als Schutz vor Frassfeinden entwickelten sie im Laufe der Evolution komplexe Verteidigungsmechanismen: Stacheln, Dornen, Blatthaare und eine ganze Reihe giftiger chemischer Substanzen. Seit Jahrzehnten wird kontrovers diskutiert, ob die Ausbildung von Verteidigungsmechanismen mit Kosten für die Pflanzen verbunden ist. Jetzt weisen Ökologen und Pflanzenbiologen der Universität Zürich zusammen mit ihren amerikanischen Kollegen diese Kosten mit einer neuen Methode exakt nach.
Für ihre Untersuchungen pflanzten die Forscher verschiedene Mutanten des gleichen Genotyps der Modellpflanze Arabidopsis thaliana – „Knockout-Mutanten“ genannt, weil bei ihnen ein oder mehrere spezifische Gene gezielt ausgeschaltet wurden, was Erkenntnisse über deren Funktion ermöglicht. Die Forscher ernteten dann in regelmäßigen Abständen einen Teil der Pflanzen, um das Biomassewachstum über das gesamte Pflanzenleben zu bestimmen.
Schädlingsresistenz nimmt ab
„Mutanten mit unterdrückten Verteidigungsmechanismen zeigten eine erhöhte Wachstumsrate“, erläutert Tobias Züst die Resultate seiner Studie. Doch das schnelle Wachstum hat seinen Preis: Blattläuse vermehren sich auf ihnen schneller als auf Pflanzen mit intakten Verteidigungsmechanismen. Dies hängt damit zusammen, dass den Schädlingen bei schnell wachsenden Pflanzen in der gleichen Zeit mehr Ressourcen zur Verfügung stehen als bei langsam wachsenden Pflanzen.
Die Studie zeigt, dass natürliche Schädlingsresistenz oft nicht mit schnellem Wachstum vereinbar ist. Dieser Sachverhalt ist im Hinblick auf landwirtschaftlich genutzte Pflanzen von grosser Bedeutung: Nutzpflanzen sind meist auf Massenertrag hin selektioniert worden, besitzen deshalb kaum noch natürliche Schädlingsresistenzen und erfordern damit den erhöhten Einsatz von Insektiziden. (Proceedings of the Royal Society B, 2011; doi:10.1098/rspb.2010.2475)
(Universität Zürich, 31.01.2011 – NPO)
