Dass auch Pflanzen gelegentlich schwitzen, ist bekannt. Sie reagieren zum Beispiel auf Hitze- und Lichtstress, indem sie flüchtige Substanzen ausdünsten. Wie sich nun zeigte, können sie damit aber auch ökologische Schutzmechanismen beeinträchtigen: Erstmals belegten Wissenschaftler des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) gemeinsam mit ihren Kooperationspartnern an der niederländischen Universität Wageningen, dass eine Komponente dieses “Pflanzenschweißes” – der Kohlenwasserstoff Isopren – Schutzinsekten in der Nachbarschaft von Pflanzen verjagt. Pflanzen locken die Bio-Leibwächter normalerweise mit Duftstoffen an, wenn sich Fraßschädlinge an ihnen vergreifen. Die Studie erscheint in dieser Woche in der Online-Ausgabe der Proceedings of the National Academy of Sciences (Online Early Edition).
Pflanzen produzieren für unterschiedliche Zwecke große Mengen flüchtiger Verbindungen. Die mengenmäßig bedeutendste ist der Kohlenwasserstoff Isopren, ein sekundär wirksames Treibhausgas, das auch eine wesentliche Rolle bei der Bildung von sommerlichem Photosmog spielt. Vor allem Bäume wie Eichen, Pappeln und Weiden „schwitzen“ ihn besonders bei hohen Temperaturen aus, um so ihr Photosynthese-System zu schützen. Bisher war jedoch nicht bekannt, ob Isopren sich auch auf andere biologische Systeme auswirkt.
Mit ihrer Studie konnten die Wissenschaftler des Instituts für Meteorologie und Klimaforschung (IMK) des KIT gemeinsam mit niederländischen Kollegen des Entomologischen Labors der Universität Wageningen belegen, dass der Schutzmechanismus gegen Überhitzung einen anderen, ebenfalls gasförmigen Schutzmechanismus abschwächen kann. Pflanzen schützen sich vor Fraßinsekten, indem sie über Lockstoffe Schutzinsekten, etwa bestimmte Wespenarten, zu Hilfe rufen. Diese geflügelten Leibwächter beseitigen Raupen dadurch, dass sie ihre Eier in ihnen ablegen oder sie fressen. Mit Hilfe von transgenen Pflanzen, denen das Gen für die Produktion von Isopren eingepflanzt worden war, konnten die Wissenschaftler belegen, dass die Schutzinsekten von Isopren abgestoßen wer-en. Die genveränderte Pflanze, eine als Modellsystem vielfach verwendete Arabidopsis-Art (Acker-Schmalwand), lockte weniger Schutzinsekten an, obwohl sie weiterhin im selben Ausmaß Lockstoff erzeugte. Untersuchungen an den Sinnesorganen der Schutzinsekten bestätigten, dass sie Isopren riechen können. „Für Pflanzen spielt daher die Zusammensetzung der Umgebungsluft im Pflanzenbestand eine weit wichtigere Rolle als bisher angenommen, wenn sie sich vor Schädlingen schützen wollen”, erläutert Professor Jörg-Peter Schnitzler vom IMK. Denn in der Nähe von Isopren-Produzenten versage möglicherweise ihre eigene Schutzstrategie, so Schnitzler.
Im Karlsruher Institut für Technologie (KIT) schließen sich das Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft und die Universität Karlsruhe zusammen. Damit wird eine Einrichtung international herausragender Forschung und Lehre in den Natur- und Ingenieurwissenschaften aufgebaut. Im KIT arbeiten insgesamt 8000 Beschäftigte mit einem jährlichen Budget von 700 Millionen Euro. Das KIT baut auf das Wissensdreieck Forschung – Lehre – Innovation.
Die Karlsruher Einrichtung ist ein führendes europäisches Energieforschungszentrum und spielt in den Nanowissenschaften eine weltweit sichtbare Rolle. KIT setzt neue Maßstäbe in der Lehre und Nachwuchsförderung und zieht Spitzenwissenschaftler aus aller Welt an. Zudem ist das KIT ein führender Innovationspartner für die Wirtschaft.
rl, 27.10.2008