Pflanzen reagieren auf Fressvibrationen von Raupen

Die Raupe eines Kohlweißlings frisst an einem Arabidopsis-Blatt. Auf einem benachbarten Blatt hilft ein kleines Stück reflektierendes Klebeband bei der Aufzeichnung von Vibrationen. (Roger Meissen)
Die Raupe eines Kohlweißlings frisst an einem Arabidopsis-Blatt. Auf einem benachbarten Blatt hilft ein kleines Stück reflektierendes Klebeband bei der Aufzeichnung von Vibrationen. (Roger Meissen)

Bisherige Studien haben darauf hingedeutet, dass das Pflanzenwachstum durch Geräusche beeinflusst werden kann und dass Pflanzen auf Wind und Berührungen reagieren. Im Rahmen einer Zusammenarbeit, die akustische und chemische Analysen verknüpft, haben Forscher der University of Missouri jetzt festgestellt, dass Pflanzen auf die Geräusche von Raupen reagieren, wenn sie an Pflanzen fressen, und dass die Pflanzen mit erhöhter Verteidigung reagieren.

“Vorangegangene Forschungsarbeiten haben untersucht, wie Pflanzen auf akustische Energie reagieren, Musik eingeschlossen”, sagte Heidi Appel, Seniorwissenschaftlerin an der Division of Plant Sciences des College of Agriculture, Food and Natural Resources und des Bond Life Sciences Center an der University of Missouri. “Unsere Arbeit ist jedoch das erste Beispiel dafür, wie Pflanzen auf ökologisch relevante Vibrationen reagieren. Wir haben festgestellt, dass Fressvibrationen Veränderungen im Stoffwechsel der Pflanzenzelle signalisieren. Dadurch werden mehr Verteidigungssubstanzen produziert, die Angriffe von Raupen abwehren können.”

Appel arbeitete mit Rex Cocroft zusammen, einem Professor an der Division of Biological Sciences der University of Missouri. In der Studie wurden Raupen auf Arabidopsis-Exemplaren platziert – das sind kleine Blütenpflanzen, die mit Kohl und Senf verwandt sind. Mit einem Laser und einem winzigen Stück reflektierenden Materials auf dem Blatt der Pflanze war Cocroft in der Lage, die Bewegung des Blattes als Reaktion auf die fressende Raupe zu messen.

Cocroft und Appel spielten einer Reihe von Pflanzen dann Aufzeichnungen der Raupenfressgeräusche vor, während einer anderen Gruppe Pflanzen nur Stille vorgespielt wurde. Als die Raupen sich später von beiden Pflanzengruppen ernährten, stellten die Forscher fest, dass jene Pflanzen, die zuvor den Fressvibrationen ausgesetzt waren, mehr Senföle produzierten. Senföle sind Substanzen, die auf viele Raupen abstoßend wirken.

“Bemerkenswert ist, dass die Pflanzen, welche verschiedenen Vibrationen ausgesetzt waren (darunter Vibrationen von leichtem Wind oder verschiedenen Insektengeräuschen, die einige akustische Eigenschaften mit den Fressvibrationen von Raupen teilen), ihre chemische Verteidigung nicht erhöht hatten”, sagte Cocroft. “Das lässt darauf schließen, dass die Pflanzen zwischen Fressvibrationen und Vibrationen gewöhnlicher Quellen aus der Umgebung unterscheiden können.”

Appel und Cocroft sagen, dass sich zukünftige Forschungsarbeiten darauf konzentrieren werden, wie Vibrationen von den Pflanzen wahrgenommen werden, welche Eigenschaften des komplexen Vibrationssignals wichtig sind und wie die mechanischen Vibrationen mit anderen Formen pflanzlicher Informationen interagieren, um schützende Reaktionen auf Schädlinge auszubilden. “Pflanzen haben viele Möglichkeiten, Insektenangriffe zu registrieren, aber Fressvibrationen sind für entfernte Pflanzenteile wahrscheinlich der schnellste Weg, den Angriff zu erkennen und ihre Verteidigung zu erhöhen”, sagte Cocroft.

“Raupen reagieren auf diese chemische Verteidigung, indem sie wegkriechen. Die Verwendung von Vibrationen, um die Verteidigung von Pflanzen zu verbessern, könnte daher sinnvoll für die Landwirtschaft sein”, sagte Appel. “Diese Arbeit stößt auch das Fenster zum Pflanzenverhalten etwas weiter auf und demonstriert, dass Pflanzen einige der gleichen Reaktionen auf äußere Einflüsse zeigen wie Tiere – auch wenn die Reaktionen anders aussehen.”

Die Studie “Plants respond to leaf vibrations caused by insect herbivore chewing” wurde teilweise von der National Science Foundation finanziert und im Journal Oecologia veröffentlicht.

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Video-Link: https://youtu.be/ZOo98Mm8vqI

Videobeitrag zur aktuellen Forschungsarbeit. (University of Missiouri)

Quelle: http://munews.missouri.edu/news-releases/2014/0701-plants-respond-to-leaf-vibrations-caused-by-insects%E2%80%99-chewing-mu-study-finds/

(THK)

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