Botaniker häuten Blätter: Analyse der Pflanzenwachse

Die Blätter der Lorbeerkirsche sind von einem dünnen Film aus Wachsen bedeckt, der mechanisch entfernt werden kann. (a) und (b): Kante des Films, rechts oben die ursprüngliche Oberfläche. (c) und (d): Der Film wurde auf Glas übertragen. Fotos: Jetter


Die Kohlfliege legt ihre Eier bevorzugt auf ganz bestimmten Pflanzen ab, zum Beispiel auf Brokkoli oder Blumenkohl. Wie aber kann sie ihre Liebingspflanzen von den anderen Arten im Gemüsebeet unterscheiden? Diese Frage wollen Botaniker von der Universität Würzburg klären. Sie haben hierzu ein neues Verfahren entwickelt, mit dem sich die Oberfläche von Pflanzen viel gezielter als bisher analysieren lässt.

Wann immer Insekten auf einer Pflanze einreffen, müssen sie zunächst einmal ihren neuen Standort beurteilen. Insektenweibchen nehmen vor allem den Geschmack und den Geruch der Oberfläche wahr. So erkennen sie die Wirtspflanzen, die sich für die Eiablage eignen. Bislang ist allerdings meist unklar, welche Substanzen ihnen als Wegweiser dienen, da die chemische Zusammensetzung der verschiedenen Pflanzenoberflächen nicht genau bekannt ist. Die Botaniker um Dr. Reinhard Jetter wollen nun erstmals die Oberflächenchemie verschiedener Pflanzen analysieren, um die Mechanismen der Wirtserkennung genauer verstehen zu können.

Die Haut der Pflanzen, die so genannte Kutikula, enthält insbesondere Wachse, also eine Mischung aus verschiedenen fettartigen Stoffen. Bisher konnte nicht beurteilt werden, welche dieser Stoffe direkt an der Oberfläche der Pflanze liegen: Es fehlten Methoden, um diese Substanzen gezielt zu gewinnen und zu analysieren.

Dr. Jetter: „Uns ist es nun gelungen, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem wir die Substanzen von der Pflanzenoberfläche mechanisch abheben und dann chemisch untersuchen können. Dabei wird nur die äußerste Schicht von wenigen Molekülen Dicke abgetragen, ohne die darunter liegenden Teile zu beschädigen.“

Mit dieser Methode haben die Würzburger Pflanzenforscher zuerst die Lorbeerkirsche untersucht. Von den Blättern des Zierstrauchs konnten sie eine Schicht abheben, die nur etwa 0,15 Tausendstel Millimeter dick war. „Unsere Analysen haben gezeigt, dass sich an der Blattoberfläche dieser Art vorwiegend Alkane befinden, während die Stoffklasse der Triterpenoide tief im Inneren der Kutikula angereichert ist“, so Dr. Jetter. Insekten sollten die Triterpenoide also kaum wahrnehmen, da sie von den Alkanen verdeckt werden.

Bislang haben die Botaniker nur wenige Pflanzenarten analysiert. Es zeichnet sich laut Dr. Jetter jedoch ab, dass es in der Regel große Unterschiede zwischen den Wachsen in oder auf der Kutikula gibt. Um das zu überprüfen, solle nun die Wachsverteilung bei möglichst vielen verschiedenen Pflanzenarten untersucht werden. Dabei ergibt sich auch ein Überblick darüber, inwieweit sich die Oberflächen verschiedener Pflanzenarten gleichen oder unterscheiden. Bei weiteren Versuchen soll die Kutikula verändert werden, indem man einzelne Wachsbestandteile entzieht oder zugibt: Dann können die Wissenschaftler das Verhalten von Insekten auf den ursprünglichen und den künstlich veränderten Pflanzenoberflächen testen.

Die Analysen und Experimente sollen im Rahmen einer Doktorarbeit zum Thema „Molekulare Organisation und ökophysiologische Funktionen epikutikulärer Wachsschichten von Pflanzen“ durchgeführt werden. Das Projekt wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert; Bewerbungen für die Doktorandenstelle werden noch entgegengenommen.

Über diese Arbeiten wurde berichtet im Fachblatt „Plant, Cell and Environment“, Vol. 23, 2000, Seiten 619 – 628.

Weitere Informationen: Dr. Reinhard Jetter, Lehrstuhl für Botanik II der Universität Würzburg, Julius-von-Sachs-Platz 3, D-97082 Würzburg, T (0931) 888-6223, Fax (0931) 888-6235, E-Mail:
jetter@botanik.uni-wuerzburg.de

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Robert Emmerich idw

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