Duftbotschaften
Pflanzen setzen dauernd geringe Mengen an flüchtigen Duftstoffen sgn. VOCs (Engl. volatile organic compounds) über die Blätter frei. Diese Stoffe können Fressfeinde abschrecken, aber auch anlocken. Wird eine Pflanze beispielsweise durch einen Fressfeind verletzt, so ändert die Pflanze die Zusammensetzung der abgegebenen Stoffe. Durch dieses neue Gemisch können nun die Feinde der Fressfeinde angelockt werden (Engl. herbivore-induced plant volatiles, HIPVs).
Die Erforschung der Biokommunikation bietet spannende Möglichkeiten, insbesondere für den biologischen Pflanzenschutz. Mit dem Wissen über Pflanzenduftstoffe können Forschende neue Methoden entwickeln, um Pflanzenkrankheiten frühzeitig zu erkennen oder Schädlinge gezielt abzuwehren.
An der Universität Zürich erforscht das Team von Prof. Meredith Schuman, wie Duftstoffe als diagnostische Biomarker eingesetzt werden können, um Krankheiten bei Pflanzen frühzeitig zu erkennen. Die Forschungsgruppe entwickelt eine Drohne, mit der sie im Feld Duftstoffe sammeln können. Gelingt ihr Vorhaben, könnte die Methode für den Bau eines Sensors eingesetzt werden. Registriert dieser Alarmdüfte im Feld, kann der Landwirt den Schädling frühzeitig und an der richtigen Stelle bekämpfen.
Ein weiteres spannendes Forschungsgebiet wirdmet sich der Frage, wie schnell sich Pflanzen an veränderte Umweltbedingungen anpassen können. Prof. Florian Schiestl und Dr. Sergio Ramos von der Universität Zürich konnten zeigen, dass die Effekte von Bestäuberinsekten und jene von Pflanzenfressern in starker Wechselbeziehung miteinander stehen. Für ihre Studie verwendeten sie Rübsenkohl (Brassica rapa), ein naher Verwandter des Raps, sowie Hummeln und Schmetterlingsraupen als Interaktionspartner. Über sechs Generationen behandelten sie die Pflanzen in vier verschiedenen Gruppen: mit Hummeln allein bzw. zusammen mit Raupen sowie von Hand bestäubt ohne bzw. mit Raupenfrass. Nach dieser «experimentellen Evolution» zeigte sich, dass die von Hummeln bestäubten Pflanzen ohne Raupenfrass am attraktivsten für die Bestäuber waren – sie dufteten stärker und hatten grössere Blüten. Pflanzen, die mit Hummeln und Raupen behandelt wurden, waren dagegen weniger attraktiv. Sie hatten höhere Konzentrationen von giftigen Abwehrstoffen, weniger Blütenduft und tendenziell kleinere Blüten. Statt Energie in auffällige Blüten zu investieren, setzten sie verstärkt auf Verteidigung. Gleichzeitig zeigte sich eine verstärkte Neigung zur Selbstbestäubung.
Diese Ergebnisse unterstreichen, wie wichtig die Wechselwirkungen zwischen Pflanzen und ihrer Umwelt für ihre Entwicklung sind. Wenn sich die Zusammensetzung der Interaktionspartner verändert – sei es durch Habitatverlust, Klimawandel oder das Verschwinden von Bestäubern – kann dies rasche evolutionäre Anpassungen in den Pflanzen auslösen. Die Vielfalt der Pflanzen und ihrer Duftstoffe birgt noch viele unentdeckte Möglichkeiten, die in Zukunft für Landwirtschaft und Naturschutz genutzt werden könnten.