Pflanzenhormone haben die Aufgabe, Wachstum und Entwicklung von Pflanzen zu koordinieren und darüber hinaus auch die Immunantwort auf Krankheitserreger wie Pilze zu steuern. Die Wissenschaft war bisher davon überzeugt, dass die Signalwege von Salicylsäure und Jasmonsäure (beides Abwehrhormone) in entgegengesetzter Richtung wirken und also gegenseitig ihre Produktion blockieren. Das zeigten Untersuchungen vieler einjähriger Pflanzen. Allerdings fiel bereits auf, dass bei Pappeln beide Hormonkonzentrationen als Reaktion auf eine Pilzinfektion anstiegen.
Mehr Ressourcen für die Verteidigung vorhanden
Das nahm sich Chhana Ullah, Erstautor der aktuellen Studie „Lack of antagonism between salicylic acid and jasmonate signaling pathways in poplar“ am Max-Planck-Institut für chemische Ökologie, als Ausgangspunkt für weitere Studien zum Zusammenspiel der Hormone in Pappeln. Er erklärt die Vorgangsweise folgendermaßen: „Wir manipulierten den Salicylsäuregehalt in Pappeln (Populus nigra) durch gentechnische Veränderung und direkte chemische Applikation und führten anschließend umfangreiche chemische Analysen der Pflanzen mit und ohne Pilzinfektion durch. So konnten wir die Auswirkungen der Salicylsäure von anderen Faktoren trennen und zeigen, dass sie die Produktion von Jasmonsäure direkt stimuliert.“
In Pflanzen, die viel Salicylsäure enthielten waren auch höhere Konzentrationen an Jasmonsäure nachweisbar, zusätzlich bildeten diese auch mehr antimikrobielle Wirkstoffe – auch wenn gar keine Infektion mit einem Erreger vorlag. Hohe Gehalte an Salicylsäure machten die Pappeln auch resistenter gegen Pilzbefall. Erstaunlicherweise ging diese Resistenz nicht zu Lasten des Wachstums, wie z. B. bei einjährigen Kräutern beobachtet. Bei diesen übernimmt entweder Salicyl- oder Jasmonsäure die Steuerung der Immunreaktion, je nach angreifendem Schadorganismus. Dies kann für kurzlebige Pflanzen einen Vorteil bieten und die begrenzten Ressourcen schonen. Langlebige Pflanzen haben mehr Ressourcen und sind meist von mehreren Angreifern gleichzeitig konfrontiert. Vielleicht haben sie deshalb im Laufe der Evolution ihre Strategie geändert und die Signalwege kombiniert.
Wie genau die Wechselwirkung zwischen den beiden Abwehrhormonen funktioniert, muss das Team noch weiter erforschen, das grundlegende Wissen kann aber dazu beitragen, die Pappeln besser vor Schädlingen und Krankheiten zu schützen. Pappeln sind aufgrund ihres hohen Zellulosegehalts wichtig in der Zellstoffindustrie und als schnell wachsende Gehölze interessant in der Energiewirtschaft.
Quelle: Max-Planck-Gesellschaft
