A wie Apfelwickler, B wie Blattlaus: Die Reihenfolge, in der Schädlinge eintreffen, hat große Auswirkungen auf Anbaupflanzen

Wie Pflanzen sich gegen ein herbivores Insekt wehren, kann sich auf ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber dem nächsten auswirken. Das Projekt MULTIATTACK untersuchte, wie Pflanzen für die Zukunft planen – ein Aspekt, der wichtige Hinweise zur besseren Schädlingsbekämpfung und Pflanzenzüchtung liefern kann.

Lebensmittel und natürliche Ressourcen

Grundlagenforschung

Jedes Jahr fallen rund 2,5 % der Ernte in Europa Schädlingen wie Apfelwicklern, Blattläusen, Käferlarven und Raupen zum Opfer. Diese Zahl wird infolge des Klimawandels voraussichtlich weiter steigen – und das in einer Zeit, in die Landwirtschaft zunehmend unter Druck steht, Pestizide aus umweltrelevanten und ökologischen Gründen abzuschaffen. Die Züchtung von Pflanzen mit einer höheren Resistenz gegenüber Schädlingsarten könnte einen wesentlichen Beitrag leisten, um die Umwelt- und Lebensmittelsicherheitsziele der EU zu erreichen. Das Projekt MULTIATTACK, das vom Europäischen Forschungsrat unterstützt wurde, untersuchte, wie Pflanzen ihre Abwehr gegen mehrere herbivore Insekten organisieren. „Wir gingen von der Hypothese aus, dass Pflanzen sich an die gewöhnliche Reihenfolge anpassen, in der Pflanzenfresser auf dem Feld eintreffen“, erklärt Projektkoordinator Erik Poelman. „Wenn der erste pflanzenfressende Angreifer eintrifft und eine Pflanze darauf reagiert, wie wirkt sich dies auf ihre Resistenz gegenüber dem zweiten, dem dritten, dem vierten Angreifer auf?“

Chemische Waffen

Der Lebenszyklus der verschiedenen Insektenarten bestimmt, wann diese in der Anbausaison jeweils eintreffen, um von einer Pflanze zu fressen. Die Anwesenheit mancher Insekten auf einer Pflanze kann außerdem das Eintreffen weiterer Insekten beeinflussen, die dadurch eine Gelegenheit wittern können oder auch die Konkurrenz meiden möchten. Wenn eine Pflanze von einem herbivoren Insekt befallen wird, kann sie auf viele verschiedene Weisen reagieren. Indem eine Pflanze erkennt, welche Art von Schaden ein bestimmter Pflanzenfresser anrichtet oder welche Stoffe in ihrem Speichel enthalten sind, kann sie ihre Resistenz auf diesen bestimmten Angreifertyp zuschneiden. Das kann zum Beispiel so aussehen, dass die Pflanze ihre Sekundärchemie verstärkt, sodass sie abstoßend schmeckt oder Raubtiere anlockt, welche die Schädlinge angreifen, oder dass sie mehr Abwehrhärchen oder eine dickere Blattkutikula wachsen lässt. Das kostet die Pflanze wertvolle Ressourcen, doch eine gute Verteidigungsstrategie gegen eine Schädlingsart kann sie möglicherweise auch vor der nächsten schützen. Um diese Vorgänge besser zu verstehen, setzte das Team um Poelmann an der Universität Wageningen Brassica-Pflanzen wie Senf und Kohl in einer Gewächshausumgebung mehreren Schadinsekten in unterschiedlicher Reihenfolge aus, um zu messen, wie gut die Pflanzen unterschiedlichen Angreiferkombinationen widerstehen konnten. Eine zweite Versuchsreihe, die im Feld durchgeführt wurde, beobachtete, wann die unterschiedlichen herbivoren Insekten in jeder Woche eintrafen und wie die Insektengemeinschaft dadurch beeinflusst wurde. Das Team stellte fest, dass sich die Pflanzen auf die üblichsten Abfolgen von herbivoren Insekten am besten anpassten. Der zuletzt angreifende Pflanzenfresser bestimmt in erster Linie darüber, wie gut eine Pflanze ihre Resistenz gegen den aktuellen Angreifer hochfahren kann. „Pflanzen ahnen voraus, was als nächstes passiert“, sagt Poelman. „Wir betrachten Pflanzen als gute Risikomanager, kalkulierende Strategen, vergleichbar mit Tetris-Spielern. Sie können ihre Strategie an das aktuelle Problem anpassen, indem sie berücksichtigen, was in Zukunft passieren kann.“

Neue Züchtungen

Poelman zufolge wird die künftige Forschung untersuchen, ob verwandte Pflanzenzüchtungen ähnliche Abfolgen von Pflanzenfressern vorausahnen, und ob diejenigen, die sich angesichts einer unvorhersehbareren Befallsabfolge weiterentwickelt haben, mehr Plastizität in ihrer Absicht zeigen. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass es durch Exposition der Pflanzen gegenüber einem herbivoren Insekt möglich sein könnte, eine künftige Resistenz gegenüber schädlicheren Typen herbeizuführen. „Für Leute aus der Landwirtschaft ist die Botschaft, dass es gut ist, Herbivorie in gewissem Grade zuzulassen, wohl ein wenig erschreckend“, merkt Poelmann an. „Das geht gegen jede Intuition.“ „Wir müssen darüber nachdenken, Kulturen zu züchten, die in der Lage sind, mit mehreren Pflanzenfressern fertigzuwerden“, sagt er weiter. „In der gegenwärtigen Züchtung werden diese Probleme als voneinander getrennt betrachtet, doch wir haben gezeigt, dass es sich um voneinander abhängige Probleme handelt.“

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MULTIATTACK, Pflanze, Brassica, Insekt, Pflanzenfresser, Pestizide, Befallsreihenfolge, Abwehrstrategie, Züchtung

Plant adaptations to unpredictable attack by dynamic insect communities

A wie Apfelwickler, B wie Blattlaus: Die Reihenfolge, in der Schädlinge eintreffen, hat große Auswirkungen auf Anbaupflanzen

Chemische Waffen

Neue Züchtungen

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