Pflanzen setzen Senfölbomben gegen Fraßfeinde ein

1. Juli 2006, 12:00
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Aufgrund der großen Anzahl verschiedener Glucosinolate behalten sie ihre Wirkung

Jena - Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für chemische Ökologie in Jena haben einen genetischen Mechanismus entdeckt, durch den Pflanzen aus der Familie der Kreuzblütler wie die Ackerschmalwand einen Vorteil gegenüber ihren Fraßfeinden haben. Viele Fraßfeinde entwickeln Strategien um den natürlichen Verteidigungsmechanismus der Pflanze zu umgehen, Kreuzblütler sind aber in der Lage, eine Vielzahl unterschiedlicher Senfölglucoside, Senfölbombe genannt, zu bilden und Fraßfeinden entgegenzuwirken.

Um den Anpassungsmechanismus der Fraßfeinde entgegenzuwirken, müssen die Pflanzen dafür sorgen, dass die Senfölglucoside ihre Wirkung nicht verlieren. Möglich ist ihnen dies durch das Herstellen einer großen Anzahl verschiedener Glucosinolate. Mehr als einhundert sind bisher bekannt. Sie besitzen eine gemeinsame Grundstruktur und unterscheiden sich durch die Zusammensetzung ihrer Seitenketten. Mitverantwortlich für die Variation der Glucosinolatprofile ist eine Familie der MethylthioAlkylMala(MAM)-Synthase-Gene. Deren Genprodukte katalysieren einen frühen Schritt in der Biosynthese und bestimmen in mehreren aufeinanderfolgenden Reaktionszyklen die Länge der Seitenketten.

Genverdopplung

Die Forscher haben herausgefunden, dass offenbar vor einigen hunderttausend Generationen eine genetische Veränderung bei den Pflanzen eine Genverdopplung verursachte. Aufgrund dieser war es möglich, dass die Kopien MAM1 und MAM2 des MAMa-Gens direkt hintereinander im Erbgut liegen. Normalerweise sind kopierte Gene im Laufe der Zeit Mutationen ausgesetzt, beim MAM1-Gen war dies nicht der Fall. Es konnte eine neue Funktion annehmen, indem es nicht nur den ersten, sondern auch den zweiten Verlängerungsschritt in der Glucosinolat-Biosynthese katalysiert. Dies gibt den Pflanzen die Chance, eine größere Vielfalt verschiedener Glucosinolate zu erzeugen und sich vor der Anpassung der Fraßfeinde zu schützen.

Pflanzen wie die Ackerschmalwand besitzen die chemische Abwehr Glucosinolat-Myrosinase-System, Senfölbombe genannt. Das System besteht aus den Komponenten Glucosinolate und dem Spaltungsenzym Myrosinase. Einzeln sind diese Komponenten ungiftig, erst wenn das Blattgewebe durch Fraßfeinde wie eine Raupe verwundet wird, werden die räumlich getrennten Komponenten freigesetzt. In einer chemischen Reaktion zerfallen sie zu einer Vielzahl giftiger Abbauprodukte. Chemiker bezeichnen dies als Explosion der Senfölbombe. (pte)

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