Eine Max-Planck-Wissenschaftlerin hat entdeckt, dass das Pflanzenhormon Jasmonsäure – bekannt als Signalgeber bei Insektenbefall – beim Raps nicht nur die Blütenentwicklung im Knospenstadium steuert, sondern zusätzlich auch die Nektarbildung auslösen kann. Sie berichtet über ihre Ergebnisse in der Fachzeitschrift „PLoS ONE“.
Jasmonsäure und ihre verwandten Moleküle sind wesentliche Bestandteile molekularer Signalketten im Pflanzengewebe. Diese allgemein als Jasmonate bezeichneten Verbindungen werden beispielsweise gebildet, wenn Raupen an einer Pflanze fressen, und gehören daher als signalgebende Substanzen in die Gruppe der Pflanzenhormone. Durch die Bildung der Jasmonate steuert die Pflanze auch ihre Abwehr gegen Schädlinge, indem sie die Produktion von Giftstoffen stimuliert.
Ameisen als indirekte Verteidiger
Und schon früher haben Forscher gezeigt, dass Jasmonate die Bildung des „extrafloralen Nektars“ kontrollieren – dieser Nektar wird nicht in Blüten, sondern von speziellen Drüsen, den so genannten „extrafloralen Nektarien“, gebildet und lockt Ameisen als indirekte Verteidiger zu von Herbivoren angefressenen Pflanzen an. Durch die im Nektar enthaltenen Zuckerbestandteile werden die Ameisen für ihren Verteidigungsservice belohnt.
Das gleiche Prinzip trifft auch auf den floralen, also in Blüten produzierten Nektar zu, bei dem Pflanzenbestäuber durch die Produktion von Nektar angelockt werden und somit wesentlich zum späteren Samenertrag beitragen. Was aber die Nektarproduktion in Blüten auslöst und steuert, war bislang noch unbekannt.
Unterschiedliche Wirkung in Blüten und Blättern
Radhika Venkatesan von der International Max Planck Research School in Jena ist dieser Frage am Beispiel des Raps nachgegangen. Raps gehört weltweit zu den zehn wichtigsten Nutzpflanzen. Im Frühling sind die gelb leuchtenden „Ölfelder“ nicht zu übersehen: In Deutschland wird dieses Jahr auf 1,46 Millionen Hektar Winterraps angebaut, mindestens 2,2 Millionen Tonnen Rapsöl sind zu erwarten. Auch die Imker werden ihre Bienenkästen an den Rapsfeldern aufbauen, damit die fliegenden Arbeiterinnen Nektar sammeln und die Bestäubung der Rapsblüten und damit einen hohen Ernteertrag der Landwirte sichern.
Venkatesan fand nun in ihrer neuen Studie heraus, dass das Blütengewebe schon in einem frühen Entwicklungsstadium Jasmonate bildet, worauf unmittelbar danach die Nektarproduktion einsetzt. Dies funktioniert unabhängig von einem Schädlingsbefall. „Wenn wir Raupen auf die Rapsblätter gesetzt haben, die durch ihren Fraß die Jasmonatbildung in den Blättern auslösen, beeinflusste das die Nektarproduktion in den Blüten nicht“, erklärt die Forscherin.
Besprühen von Blättern sinnlos
Auch das Besprühen der grünen Blätter mit Jasmonsäure zeigte keine Wirkung auf die Bildung des Blütennektars. Wird Jasmonsäure jedoch auf die Blüten gesprüht, kann die Nektarbildung sogar noch gesteigert werden, so die Wissenschaftlerin. Dies weist auf eine klare Trennung der verschiedenen Jasmonsäurefunktionen in unterschiedlichen Pflanzengeweben hin: Im Blatt- und Spross bewirkt das Hormon Abwehrreaktionen gegen Insekten, im Blütengewebe hingegen steuert es die Nektarbildung.
Der Zusammenhang zwischen Jasmonsäure- und Nektarproduktion wurde durch Experimente mit einem Hemmstoff belegt: Sobald die Blüten mit einem Hemmstoff der Jasmonatsynthese behandelt wurden, dem so genannten Phenidon, blieb die Nektarbildung aus. Bei Aufsprühen des Stoffes auf junge, noch ungeöffnete Blütenknospen konnten die Wissenschaftler zusätzlich deren Entwicklung hemmen. Dies bestätigt, dass die Jasmonsäure zusätzlich eine wichtige Rolle bei der Entwicklung der Blüten spielt.
Viele neue Fragen
„Die Tatsache, dass die Jasmonsäure so verschiedene Funktionen wie Pflanzenverteidigung und Bestäubung reguliert, ist äußerst interessant und wirft viele neue Fragen auf, besonders zum Verständnis der Evolution dieser Kontrollmechanismen“, so Martin Heil, Leiter der Studie vom Max-Planck-Institut für Chemische Ökologie.
Und Wilhelm Boland betont: „Je mehr wir über die Hormonwirkung bei der Blütenbildung und Nektarproduktion von Nutzpflanzen wie Raps verstehen, desto gezielter können wir Erträge sichern und vielleicht noch steigern.“ Auch die Imker könnten von einer gesicherten oder vermehrten Nektarproduktion profitieren.
(idw – Max-Planck-Institut für chemische Ökologie, 29.03.2010 – DLO)
