Pflanzliche
Abwehrsysteme
Obwohl Pflanzen - als standortgebundene Organismen - bei Gefahr
nicht flüchten können, sind sie potenziellen Angreifern nicht
schutzlos ausgeliefert. Sie besitzen vielfältige Schutzanpassungen.
Der Schutz vor Fressfeinden erfolgt über mehrere Abwehrreihen. Mechanische Schutzvorrichtungen (z. B. Dornen, Stacheln, Drüsenhaare, Oxalatnadeln, Korkschichten) können sowohl herbivore Wirbeltiere als auch Insekten und deren Larven abwehren. Darüber hinaus können sehr unterschiedliche biochemische Wirkmechanismen bei der Abwehr zur Anwendung kommen. Folgende Strategien sind dabei unter anderem nachgewiesen:
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Anreicherung von toxisch wirkenden Metaboliten (sekundäre Pflanzenstoffe), |
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Anlockung von Parasiten der Pflanzenschädlinge, |
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Beeinflussung des Verhaltens von Insekten, |
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Proteinase-Hemmstoffe zur Abwehr von Herbivoren, |
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Verhinderung der Eiablage von Insekten (z. B. durch Ausbildung von Ei-Attrappen durch die Pflanze), |
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Schutz gegen Blattfraß durch die Insektenlarven, |
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hormonähnliche Verbindungen, die vor allem bei Insekten zu Entwicklungsstörungen während der Metamorphose führen. |
Sekundäre Pflanzenstoffe
Sekundäre Pflanzenstoffe wie Alkaloide und Glykoside als Nebenprodukte von Stoffwechselprozessen werden von vielen Pflanzen im Zellsaft der Vakuole akkumuliert. Eine Vielzahl dieser Substanzen besitzen Giftcharakter und stellen eine erfolgreiche Abwehrstrategie gegenüber Herbivoren dar. Neben der toxischen Wirkung spielt die artspezifische Ungenießbarkeit eine zentrale Rolle.
Bei der großen Brennnessel (Urtica
dioica) ergänzen sich mechanische und biochemische Abwehr
durch die Ausbildung der Brennhaare nachhaltig (Bild 1). Dabei handelt
es sich um Drüsenzellen, bei denen die Zellwand verkalkt ist und
an der Zellspitze verkieselt wird. Bei Berührung bricht die köpfchenförmige,
spröde Spitze ab, sodass es zur Entstehung einer Injektionskanüle
kommt, die in die Haut eindringt. Der unter Druck stehende Zellsaft wird
dabei in das Gewebe appliziert. Pharmakologisch hochwirksame Verbindungen
- Acetylcholin, Natriumformiat und Histamin - verursachen die
schmerzhaften Hautreizungen.
Die Kommunikation über gasförmige Signalstoffe
sowie die direkte Wirkung solcher Stoffe auf die Regulation der Genexpression
stellen weitere Schlüsselstrategien bei der Schädlingsabwehr
der Pflanzen dar.
Beispiele für gasförmige Signalstoffe:
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Ethylen |
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Metylsalicylsäure |
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Methyljasmonat |
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(Z)-Jasmon |
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2(E) Hexenal |
Allgemein sind Pflanzen in der Lage, durch die Synthese von Phytoalexinen, auf Infektionen durch Mikroorganismen zu reagieren. Bisher wurden etwa 100 dieser antimikrobiell wirkenden Verbindungen isoliert, wobei sie unterschiedlichsten Naturstoffgruppen angehören können.