Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kompromisse im Pflanzenreich als Motor der Vielfalt

16.03.2011
Eine gute Verteidigung gegen hungrige Pflanzenfresser ist nicht immer die beste Strategie – denn sie hat ihren Preis und geht auf Kosten anderer wichtiger Eigenschaften der Pflanze.

Wissenschaftler der Universität Bern und des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ) in Halle gingen in umfangreichen Experimenten der Frage nach, ob Pflanzen tatsächlich verschiedene Abwehrmechanismen und wichtige Funktionen wie Wachstum und Konkurrenzstärke gegeneinander abwägen. Ihre Ergebnisse sind jetzt in den „Proceedings of the National Acadamy of Sciences“ (PNAS) erschienen.


Geht es den Raupen (hier eine des Wiener Nachtpfauenauges) auf vorher bereits angefressenen (induzierten) Pflanzen schlechter als auf intakten, ist die Pflanzenart in der Lage, zusätzliche Abwehr zu induzieren, schreiben die Forscher in den „Proceedings of the National Acadamy of Sciences“ (PNAS). Foto: André Künzelmann

Pflanzen sind keine Alleskönner

Pflanzen sind die Energiequelle des Lebens unseres Planeten. Daher ist es nicht verwunderlich, dass sie im Laufe der Evolution eine unglaubliche Vielfalt komplexer Verteidigungsmechanismen gegen Fraßfeinde entwickelten. Dazu gehören zum Beispiel Stacheln, Haare oder Dornen aber auch chemische Stoffe, die entweder ständig zum Einsatz kommen (konstitutiv) oder, vergleichbar mit unserem Immunsystem, nur bei Bedarf gebildet (induziert) werden. Weshalb Pflanzen so stark in ihrer Abwehr variieren beschäftigt Evolutionsforscher seit Jahrzehnten. Eine weitverbreitete Hypothese basiert auf der Annahme, dass ein gutes Verteidigungssystem zwar vor hungrigen Mäulern schützt, aber dass Abwehr auch kostet und zu Lasten anderer wichtiger Funktionen geht. Es ist deshalb möglich, dass Kompromisse, sogenannte „tradeoffs“, zwischen Kosten und nützlichen Eigenschaften die Vielfalt der Pflanzenabwehr einst mit hervorriefen und aufrechterhalten. In Bern haben jetzt Ökologen die wichtigsten „tradeoffs“ genauer unter die Lupe genommen.

Strategisches Vorgehen im Pflanzenreich

Die Forscher pflanzten 58 verschiedene Pflanzenarten und ermittelten in Experimenten deren Wachstumsrate und Konkurrenzstärke. Eine pflanzenfressende Raupenart gab ihnen Aufschluss über die konstitutive und induzierte Abwehr der Arten: nahmen die Raupen beim Fressen stark an Gewicht zu, ist die Pflanze schlecht verteidigt; wurden sie dagegen leichter, ist die konstitutive Abwehr der Pflanze gut. Geht es weiterhin den Raupen auf vorher bereits angefressenen (induzierten) Pflanzen schlechter als auf intakten, ist die Pflanzenart in der Lage, zusätzliche Abwehr zu induzieren.

Pflanzenarten, welche bereits über eine gute Grundverteidigung verfügen, induzieren weniger Abwehr und umgekehrt. Die Forscher konnten zeigen, dass dieser tradeoff zwischen verschiedenen Wildpflanzenarten tatsächlich existiert – jedoch bei gezüchteten Zierpflanzenarten durch menschliche Selektion verloren ging!

Eine Reduktion des teuren konstitutiven Abwehrsystems im Laufe der Evolution ist sogar Bestandteil einer erfolgversprechenden Strategie. Denn nur im Notfall in Abwehrstoffe zu investieren zahlt sich für die Pflanze durchaus aus. Die Forscher zeigten, dass Pflanzen mit geringer Grundabwehr verstärkt in Konkurrenzfähigkeit investieren – häufig eine wichtige Voraussetzung, um in der Natur zu überleben. Damit sie im Fall eines Schädlingsbefall aber nicht völlig schutzlos sind, kompensieren sie diese geringe Grundabwehr mit einer erhöhten Fähigkeit im Bedarfsfall in Abwehrstoffe zu investieren.

Die jetzt in den „Proceedings of the National Acadamy of Sciences“ veröffentlichten Erkenntnisse bestärken die Hypothese, dass Kompromisse im Pflanzenreich die Grundlage für die Evolution der grossen Vielfalt von Abwehrstrategien darstellt.

Weitere Infos:
Dr. Martin Schädler
Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung – UFZ
Telefon: 0345-558-5307
http://www.ufz.de/index.php?en=18887
oder
Tilo Arnhold, UFZ-Pressestelle
Telefon: 0341-235-1635
Email: presse@ufz.de
sowie
Anne Kempel,
Universität Bern
Tel. 041-31-631-4938
http://www.botany.unibe.ch/planteco/kempel/index.htm
Publikation:
Anne Kempel, Martin Schädler, Thomas Chrobock, Markus Fischer, and Mark van Kleunen (2011): Tradeoffs associated with constitutive and induced
plant resistance against herbivory. PNAS. Published online before print March 9, 2011, doi: 10.1073/pnas.1016508108

http://www.pnas.org/content/early/2011/03/03/1016508108.abstract

Tilo Arnhold | Helmholtz-Zentrum
Weitere Informationen:
http://www.ufz.de/index.php?de=640

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Eine Karte der Zellkraftwerke
18.08.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung
18.08.2017 | Deutsches Zentrum für Infektionsforschung

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

European Conference on Eye Movements: Internationale Tagung an der Bergischen Universität Wuppertal

18.08.2017 | Veranstaltungen

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Eine Karte der Zellkraftwerke

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Computer mit Köpfchen

18.08.2017 | Informationstechnologie