Dienstag, 18.05.2021
 
Seit 19:05 Uhr Kommentar
StartseiteForschung aktuellSchmarotzen für die Forschung 30.05.2016

Botanik Schmarotzen für die Forschung

Pflanzen benutzen elektrische Reizweiterleitung, um Signale zwischen ihren Blättern weiter zu funken. Wie diese Art der Langstreckenkommunikation funktioniert, ist bisher nicht besonders gut verstanden. Einer der Gründe ist, dass die Signale sehr schwer zu messen sind. Um das zu ändern haben Forscher der Uni Würzburg sich ganz besondere Verbündete mit ins Boot geholt: Blattläuse.

Von Anneke Meyer

Nahaufnahme einer Ackerschmalwand (imago)
Auch Pflanzen wie die Ackerschmalwand scheinen Nervenbahnen zu haben (imago)
Mehr zum Thema

Blattläuse als Bio-Sensoren Uni Würzburg

"Nehmen wir uns mal was Totes. Ein Stöckchen. So, das nehmen wir mal als Werkzeug. Und jetzt suchen wir uns mal eine schöne Falle raus.

"Rainer Hedrich mustert die Venus-Fliegenfallen, die auf Kästen verteilt überall im Gewächshaus des Botanischen Instituts der Uni Würzburg stehen.

"Wir nehmen eine wildtypische Pflanze."

Er greift einen kleinen Topf und deutet auf ein Paar der weit aufgeklappten Fangblätter. Darin sind ganz deutlich drei Haare zu sehen. Ein Komplex von Sinneszellen, die der fleischfressenden Pflanze melden, wenn etwas in die Falle gegangen ist.

"Und dann berühre ich so ein Haar. Einmal und dann nochmal und dann macht sie zu. Also sie zählt. "

Keine andere Pflanze trägt so offen eine Fähigkeit zur Schau, die wir gemeinhin nicht im Pflanzenreich vermuten: Elektrische Reizweiterleitung. Ganz ähnlich wie wir es von unserem Nervensystem kennen, löst jede Berührung der Sinneshaare ein elektrisches Signal aus, ein Aktionspotential. Die Bedeutung der Reize wird durch einen simplen Zahlencode festgelegt: Ein Aktionspotential - Fehlalarm, zwei Signale -  Klappe zu, fünf Signale - Mittagessen. 

Benutzen auch andere Pflanzen solche Codes, um Nachrichten von einem Blatt ans andere weiter zu geben? Die Grundgesetze des "grünen Nervensystems" untersucht die Arbeitsgruppe von Rainer Hedrich an einem der liebsten Versuchskaninchen vieler Pflanzenphysiologen: der Ackerschmalwand, Arabidopsis thalliana.

"Welche Reize könnte so eine Pflanze weiterleiten? Die Pflanze, die ja ihren Standort nicht verlassen kann, ist natürlich Insekten ausgesetzt, die Blätter fressen.  Und dieses Verwundungssignal nimmt die Pflanze auf und leitet es an die noch nicht verletzen Blätter weiter, die dann auf dieses Signal hin eine Substanz oder mehrere chemische Substanzen produzieren, die die neuen Blätter dann nicht wohlschmeckend für das Fressinsekt machen."

Wie genau diese Kommunikation funktioniert, ist unklar. Das liegt nicht zuletzt daran, dass die Signale schwierig zu messen sind. Elektroden, die normalerweise benutzt werden um die Aktivität von Nervenzellen zu messen, führen genau wie hungrige Raupen zu einer Verwundung der Pflanze und verfälschen damit die Messung. Ein Problem, für dessen Lösung Rainer Hedrich sich ein paar spezielle Mitarbeiter in sein Team geholt hat: Blattläuse. Auf der Suche nach Nahrung stecken sie ihre gierigen Rüssel direkt in die Leitbahnen des Pflanzensaftes.

"Wir haben die Blattläuse bei ihrer Suche nach den Leitbahnen verdrahtet. Dazu haben wir an ihrem Abdomen einen Silberlack aufgetragen, den wir mit einem dünnen Golddraht versehen haben. Wir haben also die Blattlaus an die Leine genommen. Dieser Golddraht ist wiederum an einen Verstärker gekoppelt. Sie müssen sich das so vorstellen, dass ähnlich wie bei ihrem EKG oder EEG elektrische Ströme, elektrische Signale, die entlang ihres Körpers fließen, aufgenommen werden. "

Besonders praktisch: Anders als bei einer Elektrode nimmt die Pflanze den Stich der Laus nicht als Verwundung war. Um sich vor den grünen Abwehrkräften zu verstecken, verabreicht das Insekt der Pflanze nämlich ein Betäubungsmittel. Mit den störungsfreien Läuseelektroden konnten die Wissenschaftler die elektrische Kommunikation der Ackerschmalwand genauer unter die Lupe nehmen:

"Unterscheidet sich Verwundung von dem Signal das durch Kälte ausgelöst wird oder Hitze oder hohe Lichtintensität? Wir haben angefangen, diese Unterschiede zu untersuchen, indem wir Kälte und Verletzung verglichen haben und wir sehen ganz signifikante Unterschiede."

Schnittverletzungen lösten relativ langsame elektrische Impulse aus, die mehrere Minuten andauerten. Auf Kälte reagierten die Pflanzen dagegen mit sehr schnellen Signalen, die kaum 15 Sekunden lang waren. Der Code scheint also viel komplizierter als das einfach Mitzählen der Venus-Fliegenfalle. Um ihn zu entschlüsseln müssen als nächstes die grundlegenden Komponenten identifiziert werden, aus denen sich jedes elektrische Signal zusammensetzt. Eine Aufgabe, für die noch viele Experimente nötig sind. Rosige Zeiten für Blattläuse.

Das könnte sie auch interessieren

Entdecken Sie den Deutschlandfunk