Eine Kalanchoë-laxiflora-Pflanze im automatischen Duftstoffsammelsystem der Universität Bern. Reine Luft wird in die Flasche geführt und vermischt sich mit den von der Pflanze produzierten Duftstoffe. Ein robotischer Massenspektrometer misst anschliessend die Duftstoffe in Echtzeit.
Hao Yu & Heike Lindner
Pflanzen können Duftstoffe wahrnehmen, die von anderen Pflanzen ausgesendet werden, wenn diese durch Schadinsekten befallen sind. Sobald Pflanzen diese Warnsignale empfangen, aktivieren sie ihre Abwehrsysteme, um sich besser verteidigen zu können.
Nicht nur über Spalt
Bisher ging die Forschung davon aus, dass Pflanzen Duftstoffe vor allem über ihre geöffneten Spaltöffnungen auf der Blattoberfläche aufnehmen. Diese winzigen Spaltöffnungen auf der Blattoberfläche brauchen Pflanzen, um CO₂ aus der Luft aufnehmen und mit der Photosynthese energiereiche Stoffe wie Zucker aufzubauen, die sie für Wachstum und Stoffwechsel benötigen.
Eine neue internationale Studie unter der Leitung von Professor Matthias Erb vom Institut für Pflanzenwissenschaften der Universität Bern zeigt anhand von Pflanzen, die besonders effizient mit Wasser umgehen (Sukkulenten) der Gattung Kalanchoë laxiflora, dass Pflanzen Duftstoffe nicht nur über ihre Spaltöffnungen, sondern auch über die Blattoberfläche aufnehmen können
Diese Pflanze öffnet die Spaltöffnungen an jungen Blättern tagsüber, an reiferen Blättern hingegen nachts. Diese Eigenschaft erlaubte es, die beiden Aufnahmewege gezielt zu untersuchen. Die Studie zeigte, dass die zusätzliche Aufnahme über die Wachsschicht der Blattoberfläche, die sogenannte Cuticula, stattfindet. Wenn diese Schicht künstlich verdünnt wurde, nahm das Blatt deutlich mehr Duftstoffe auf.
Abwehrreaktion anregen
Durch die «zweite Nase» können Pflanzen laut den Forschenden Warnsignale von befallenen Nachbarpflanzen auch dann wahrnehmen, wenn ihre Spaltöffnungen geschlossen sind, etwa nachts oder bei Trockenheit. Selbst bei fast vollständig geschlossenen Spaltöffnungen nahm die untersuchte Pflanze rund 20 bis 30 Prozent der Duftstoffe auf.
Langfristig könnten die Erkenntnisse für die Landwirtschaft nützlich sein, wie die Universität Bern am Freitag mitteilte. Ein besseres Verständnis der Duftwahrnehmung könnte helfen, Kulturpflanzen umweltfreundlicher vor Schädlingen zu schützen. «Denkbar wäre etwa, natürliche Duftstoffe einzusetzen, um Pflanzen zum richtigen Zeitpunkt zu einer passenden Abwehrreaktion anzuregen», erklärt Hao Yu, Erstautor der Studie.
Die Studie unter Berner Leitung wurde am Freitag im Fachmagazin «Current Biology» veröffentlicht.
