Es ist bekannt, dass Wurzelhemiparasiten eine entscheidende Rolle bei der Regulierung von Pflanzengemeinschaften und der Unterdrückung des Wachstums ihrer Wirtsarten spielen. Wissenschaftler müssen jedoch noch die Rolle der genetischen Variation und Plastizität des Parasiten bei diesen Wechselwirkungen aufdecken. Belén Moncalvillo und Diethart Matthies von der Philipps-Universität Marburg, Deutschland, haben kürzlich die Auswirkungen der genetischen Variation bei der Europäischen Gelben Rassel untersucht und dies herausgefunden Pflanzenfresser befolgen möglicherweise nicht dieselben Regeln wie Insektenfresser.
In einem kürzlich durchgeführten Experiment züchteten Moncalvillo & Matthies Pflanzen aus acht Familien des Wurzelhemiparasiten Rhinanthus alectorolophus, Europäische Gelbe Rassel mit sechs potenziellen Wirtsarten (zwei Gräser, zwei Hülsenfrüchte und zwei Stauden) und ohne Wirt. Ein Wurzelhemiparasit ist eine Pflanzenart, die einen Teil ihrer Nahrung erhält, indem sie die Wurzelsysteme anderer Pflanzen anzapft. Dieses parasitäre Verhalten ermöglicht es ihm, Nährstoffe und Wasser zu absorbieren, die ihm sonst nicht zur Verfügung stehen, während er weiterhin seine eigene Nahrung photosynthetisiert. Die Biologen maßen fitnessbezogene und morphologische Merkmale des Parasiten, Wirtsbiomasse und Gesamtproduktivität.
Die Wissenschaftler fanden heraus, dass, obwohl die Parasitenbiomasse und andere Merkmale eine starke plastische Variation als Reaktion auf verschiedene Wirtsarten zeigten, ihre mütterliche Parasitenfamilie auch ihre Leistung beeinflusste. Dieser Unterschied weist darauf hin, dass es genetische Variationen gibt, die als Grundlage für die Anpassung an verschiedene Wirtspflanzen dienen könnten.
Interessanterweise gab es keine negativen Korrelationen in der Leistung von Familien über verschiedene Wirte hinweg, was darauf hindeutet, dass die Wurzelhemiparasiten plastische generalistische Genotypen haben und in ihrer Verwendung von Wirtsarten nicht eingeschränkt sind.
Die einzige Pflanze, die sich dem Trend widersetzte, war die Staude Sinapis alba, Weißer Senf. Gelbe Rattle, die mit Weißem Senf gezüchtet wurde, wuchs tatsächlich schlechter als Gelbe Rattle, die ohne jeglichen Wirt gezüchtet wurde. Moncalvillo & Matthies argumentieren, dass dies darauf hindeutet, dass Weißer Senf eine gewisse Resistenz gegen Gelbe Rassel hat.
Wissenschaftler haben herausgefunden, dass die Parasitenfamilien mit der größten Biomasse über alle Wirtsarten hinweg tendenziell mit den kleinsten Wirten assoziiert sind. Dies deutet darauf hin, dass es möglicherweise eine natürliche Selektion für erhöhte negative Auswirkungen auf Wirte gibt, im Gegensatz zu dem optimalen Grad an Virulenz und der umsichtigen statt maximalen Ressourcenentnahme, die von Botanikern für Hemiparasiten vorgeschlagen werden.
Wenn jedoch mehrere Parasiten-Individuen dasselbe Wirtsindividuum parasitieren, würde eine maximale Ressourcenextraktion begünstigt, sagen Moncalvillo & Matthies. Eine maximale Nutzung der Wirtsressourcen durch Hemiparasiten, die das Wirtswachstum signifikant verringert, kann ausgewählt werden, da die Wirte nicht nur eine Nährstoff- und Wasserquelle für die Parasiten sind, sondern auch potenzielle Konkurrenten um Licht. Aus diesem Grund können Parasiten, die auf kleine Wirte eine stärkere negative Wirkung haben als auf größere, auf eine Selektion auf erhöhte Virulenz zurückzuführen sein.
Wieder einmal war die einzige Pflanze, die sich anders verhielt, der Weiße Senf. Moncalvillo & Matthies schreiben:
Überraschenderweise gab es eine signifikante positive Beziehung zwischen der Größe von Parasiten und Sinapis Individuen, die im selben Topf gewachsen sind. Als Sinapis War eindeutig ein ungeeigneter Wirt, hätte man mit negativen Auswirkungen gerechnet Sinapis Pflanzen an R. alectorolophus aufgrund der Konkurrenz um Licht und Nährstoffe würden mit ihrer Größe zunehmen. Eine mögliche Erklärung für die positive Korrelation ist, dass die Parasiten dennoch einige Ressourcen durch Parasitismus erhalten haben und dieser Vorteil möglicherweise in positiver Beziehung zur individuellen Wirtsgröße stand.
Moncalvillo & Matthies 2023.
Die genetische Variation, die Moncalvillo & Matthies in den Auswirkungen auf verschiedene Wirte gefunden haben, unterstreicht die Bedeutung der genetischen Vielfalt von Hemiparasiten für die Wiederherstellung der Grünlandvielfalt, da ihre Spezialisierung durch fehlende Kompromisse bei der Leistung zwischen den Wirten und durch die beträchtliche räumliche Ausdehnung eingeschränkt sein kann und zeitliche Schwankungen in der Verfügbarkeit von Wirtsarten. Wenn es keine Kompromisse gibt, also angreifen fehlen uns die Worte. Gras bedeutet, dass Sie weniger gut für Angriffe gerüstet sind zur Abwicklung, Integrierung, Speicherung und Gras, dann gibt es keinen Drang zur Spezialisierung, so dass Ihre Art durch Vielfalt für die meisten Dinge gerüstet ist, die in Ihr Beet kommen.
Das Experiment hat Licht in das verborgene Geheimnis der Wurzelhemiparasiten geworfen und neue Einblicke in ihre Rolle als Schlüsselarten bei der Beeinflussung der Zusammensetzung und Produktivität von Pflanzengemeinschaften gegeben.
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Moncalvillo, B. und Matthies, D. (2023) „Die Leistung einer parasitischen Pflanze und ihre Auswirkungen auf Wirte hängen von den Wechselwirkungen zwischen der Samenfamilie des Parasiten und der Wirtsart ab" AoB PLANTS, 15(2), p. lac063. Verfügbar um: https://doi.org/10.1093/aobpla/plac063.
