Raupen, die an Maisblättern knabbern, haben einen cleveren Weg entwickelt, um die meisten Nährstoffe aus ihren Mahlzeiten zu holen: Sie benutzen ihre Kacke, um die Pflanzen dazu zu bringen, ihre Abwehrkräfte zu senken.
Wissenschaftler der Pennsylvania State University entdeckten kürzlich, dass die Raupen des Heerwurms (Spodoptera frugiperda) chemische Signale an Pflanzen durch ihren Kot oder Frass senden können.
„Es stellt sich heraus, dass die Raupe Frass die Pflanze dazu bringt, zu spüren, dass sie von Pilzpathogenen angegriffen wird“, sagte Co-Autorin Dawn Luthe, Professorin für Pflanzenstressbiologie an der Pennsylvania State University, in einer Erklärung.
Maispflanzen können nur mit einer Art von Angriff zu einer Zeit umgehen, so dass, während eine Maispflanze mit der wahrgenommenen „Pilzinfektion“ zu tun hat, die Raupe auf den Blättern der Pflanze fressen muss. Normalerweise erkennt eine Pflanze chemische Signaturen aus Insektensekreten, wodurch die Pflanze weiß, wann sie ihre Abwehrkräfte erhöhen muss. In vielen Fällen umfasst dies die Herstellung einer Chemikalie, die Pflanzenfresser wie Insekten abstößt.
Aber chemische Signale aus dem Kot der Raupe wirken als listige Ablenkungen, sagten die Forscher.
„Die Pflanze nimmt wahr, dass sie von einem Krankheitserreger und nicht von einem Insekt angegriffen wird, also schaltet sie ihre Abwehrkräfte gegen Krankheitserreger ein und lässt der Raupe die Freiheit, sich weiterhin von der Pflanze zu ernähren“, sagte Swayamjit Ray, Doktorand in Pflanzenbiologie an der Penn State und Co-Autor des Papiers, in einer Erklärung. „Es ist eine ökologische Strategie, die über Tausende von Jahren der Evolution perfektioniert wurde.“
Raupen ernähren sich normalerweise von den Blättern in den engen Wirbeln von Maispflanzen. Die Lebewesen defäkieren typischerweise in den Spalten, in denen die Blätter auf den Stiel treffen, sagten die Forscher.
Wissenschaftler untersuchten die biochemische Beziehung zwischen der Armyworm Caterpillar Frass und den Abwehrmechanismen einer Pflanze, indem sie zwei Tests durchführten. Im ersten Test wendeten die Wissenschaftler Frass-Extrakt auf die Blätter einiger Maispflanzen an und verglichen das Wachstum derjenigen, die sich von behandelten Blättern ernährten, mit denen, die von unbehandelten Blättern kauten.
Der zweite Test umfasste die Messung, wie Frass-behandelte Maisblätter die Abwehrleistung von Pflanzen beeinflussten, die einem Pilzpathogen ausgesetzt waren — in diesem Fall Sporen eines Pilzes, der Maisfäule verursacht (Cochliobolus heterostrophus). Die Wissenschaftler beobachteten, dass zunächst Proteine im Frass eine Insektenabwehr in der Pflanze aktivierten, aber im Laufe der Zeit, als die Maispflanzen mehr Protein ausgesetzt waren, veränderten sich die Abwehrkräfte der Pflanzen und begannen stattdessen, das Frass-Protein als Pilzpathogen anstelle eines Insektenabfallprodukts zu erkennen. Dies veranlasste die Pflanze, sich gegen das zu verteidigen, was sie als Pilzbedrohung anstelle einer Insektenbedrohung ansah.
Während dies für Pflanzen, die an einem Raupenbefall leiden, keine gute Nachricht ist, glauben die Forscher, dass es möglich sein könnte, die spezifischen Komponenten in Raupenkot zu isolieren, die die Abwehrkräfte einer Pflanze gegen Krankheitserreger erhöhen. Wenn dies der Fall ist, könnten die Landwirte eines Tages ein organisches und nachhaltiges Pestizid entwickeln, um Infektionen und Krankheiten in Kulturpflanzen zu verhindern.
Die Ergebnisse wurden im August online veröffentlicht. 26 in der Zeitschrift für chemische Ökologie.
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