Letzten Sommer baute meine Frau Grünkohl im Garten an, weil sie dachte, das wäre gesund. Zum Glück waren die Blätter, als sie erntereif gewesen wären, wie ein Gitter aus Spitzen. Gute Nachrichten für die Tierwelt und alle, die Grünkohl nicht mögen. Doch die Sache ist rätselhaft. Der bittere Geschmack, der mich Kohl so sehr abschreckt, ist Teil der Abwehr der Pflanze gegen Fraß. Wie können sich Raupen also unbeschwert durch die Blätter fressen? Martin & Reymond haben dies in einer neuen Studie untersucht. Pflanzen direkt und Die Antwort liegt im Biss der Raupe.
Es ist ein Problem, das es wert ist, untersucht zu werden. Der globale Markt für Kohlgewächse wird voraussichtlich im Wert von über vierzig Milliarden Dollar dieses Jahr. Aber dieser Markt wird von Schädlingen wie Spodoptera littoralis, der Baumwollwurm, der – entgegen seinem Namen – gerne frisst Pflanzen aus über vierzig FamilienDarüber hinaus gibt es Spezialisten wie der Kohlweißling, Pieris Brassicae, die Kohlgewächse aufsuchen, weil sie sich so sehr an das Leben auf ihnen angepasst haben, dass sie auf anderen Pflanzen nicht überleben können. Sie beißen einfach einen Bissen nach dem anderen von den Pflanzen ab. Was passiert also, wenn man in eine Kohlpflanze beißt?
Botaniker dachten, dass die Pflanzen den Schaden bemerkten und chemische Alarme auslösten wie JasmonsäureDadurch werden die Abwehrgene aktiviert, die giftige Substanzen produzieren und die Zellwände stärken, um den Angreifer abzuwehren. Die Raupen verfügen dann über eigene Abwehrmechanismen gegen diese Angriffe.
Die Raupenangriffe verursachen nicht nur körperliche Schäden. Die Raupen haben auch Speichel, und Botaniker haben angenommen, dass Pflanzen können diesen Speichel erkennen um ihre Abwehrkräfte schneller zu aktivieren. Doch wenn Pflanzen den Speichel von Raupen nutzen können, können die Raupen ihn auch nutzen? Martin & Reymond untersuchten die Mundsekrete von Raupen auf Effektoren – chemische Substanzen, die die Abwehrkräfte der Pflanzen sabotieren.
Sie testeten dies, indem sie Raupenbisse auf einem Arabidopsis thaliana Pflanze. Arabidopsis thaliana Es handelt sich zwar nicht um Kohl, gehört aber zur selben Familie. Die Pflanze ist außerdem sehr gut erforscht, sodass sich die Gene bei Bissen leichter nachvollziehen lassen. In diesem Fall konnten Tausende von Genen gleichzeitig untersucht werden.
Die Stiche waren Einstiche von einem Millimeter, ähnlich den Löchern, die durch den Biss einer jungen Raupe entstehen. Martin & Reymond fügten dann zwei Mikroliter von entweder Pieris Brassicae Speichel, Spodoptera littoralis Speichel oder einfach nur Wasser. Anhand des Wassers konnten sie feststellen, welche Abwehrmechanismen allein durch den physischen Schaden ausgelöst wurden. Alle zusätzlichen Abwehrmechanismen, die in den beiden anderen Tests ausgelöst wurden, mussten dann durch den zusätzlichen Speichel verursacht worden sein. Drei und vierundzwanzig Stunden nach den „Bissen“ testeten sie auf RNA.
Der RNA-Test ist der entscheidende Teil. Die Gene sind alle in der DNA kodiert, entfalten aber keine Wirkung, wenn sie keine RNA-Kopien produzieren, die zu den Ribosomen wandern und dort mit dem Proteinaufbau beginnen. Es reicht nicht aus, dass das Gen vorhanden ist; es muss „angeschaltet“ sein, um eine Wirkung zu entfalten. Die Untersuchung der vorhandenen RNA verrät uns also, welche Gene tatsächlich eine Wirkung haben.
Martin & Reymond fanden heraus, dass allein der Schaden 800 Gene betraf. Doch die Situation änderte sich grundlegend, als die Pflanze Raupenspeichel wahrnahm. Über 5000 Gene waren betroffen, was Wundreaktionen verstärkte und Stress auslöste. Doch inmitten all dieser Abwehralarme verstummte etwas. Speichel scheint die Expression von Genen zu stoppen, die an der Zellwandstärkung und der Bildung aliphatischer Glucosinolate beteiligt sind.
Aliphatische Glucosinolate sind die chemischen Abwehrstoffe der Pflanze. Wenn Sie bitteren Meerrettich oder Senf schmecken, sind es diese Verbindungen, die Sie davon überzeugen wollen, mehr davon zu essen. Sie werden durch das Enzym Myrosinase aktiviert. Intakte Pflanzenzellen halten diese beiden Komponenten getrennt, doch wenn eine Zellwand durch einen Raupenbiss zerstört wird, verbinden sie sich und bilden ihre giftige Ladung. Indem die Raupen die Fähigkeit der Pflanze, aliphatische Glucosinolate zu produzieren, unterbinden, beseitigen sie die Gefahr, bevor sie überhaupt entsteht.
Ein weiterer Kampf war die Wundheilung. Martin & Reymond fanden heraus, dass der Speichel auch die ERF114 Gen. Dieses Gen hilft der Pflanze bei der Wundheilung. Der kombinierte Effekt ist, dass neue Raupen, die ein Blatt einer Pflanze fressen, diese gegenüber allen ihren Geschwistern viel gastfreundlicher wird. Und so wird das Blatt abgestreift.
Der Wert dieser Forschung liegt darin, dass sie zeigt, wie ausgefeilt dieses molekulare Wettrüsten geworden ist. Jahrzehntelang versuchten Pflanzenzüchter, Schädlingen durch die Stärkung der Pflanzenabwehr immer einen Schritt voraus zu sein, mussten jedoch feststellen, dass sich Raupen schließlich anpassten. Jetzt wissen wir, warum der Kampf so schwierig war. Die Abwehrmechanismen sind bedeutungslos, solange die Raupen nicht gegen sie kämpfen müssen. Es ist offensichtlich ein erfolgreicher Ansatz, da sowohl spezialisierte als auch generalistische Schädlinge dieselbe Strategie verfolgt haben.
Diese Entdeckung eröffnet neue Forschungsrichtungen. Wissenschaftler können nun im Speichel der Raupe nach den spezifischen Effektormolekülen suchen, die die Abwehrkräfte der Pflanzen lahmlegen und so möglicherweise gezielte Gegenmaßnahmen ermöglichen. Sie könnten auch nach Pflanzenarten suchen, die von Natur aus gegen diese molekulare Sabotage resistent sind. Da dies jedoch wahrscheinlich noch eine Weile dauern wird, besteht für mich noch keine unmittelbare Gefahr, selbst Grünkohl zu essen.
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Fernandez Martin, A. und Reymond, P. (2025) „Einfluss oraler Sekrete von Schmetterlingen auf das Transkriptom von Arabidopsis thaliana“, Plant Direct, 9(6), S. e70085. Verfügbar unter: https://doi.org/10.1002/pld3.70085.
Titelbild: Raupe des Kohlweißlings. Foto: Andrew Waugh / Getty Images / Canva.
