Pflanzliche Abwehrstoffe

Pflanzen bilden Abwehrstoffe (Benzoxazinoide), um sich gegen Fressfeinde zu wehren. Die von Indol abgeleitete Substanz wirkt auch antimikrobiell. Die Biosynthese dieser Abwehrstoffe in Mais ist bereits seit den 1990er Jahren bekannt. In anderen Gräserarten konnte ihr Herstellungsprozess ebenfalls nachgewiesen werden.

Forscher des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie in Jena fanden nun heraus, dass die Benzoxazinoide auch in Pflanzenarten gebildet werden, die nicht evolutionär verwandt sind. Dafür verglichen die Forscher der Arbeitsgruppe um Tobias Köllner von der Abteilung Naturstoffbiosynthese die Gen-Daten der nur entfernt verwandten gewöhnlichen Goldnessel (Lamium galebodolon) und Zebrapflanze (Aphelandra squarrosa) mit nahe verwandten Arten, die keine Benzoxazinoide bilden. „Dieser Ansatz ermöglichte es uns, Kandidatengene zu identifizieren, die möglicherweise an der Bildung dieser Verbindungen beteiligt sind. Wir haben diese Kandidaten durch vorübergehende Expression in Tabakpflanzen näher charakterisiert, um herauszufinden, ob sie wirklich an der Bildung der Benzoxazinoide beteiligt sind“, erklärt Matilde Florean, Erstautorin der Studie.

Mit dieser Methode fanden die Forscher heraus, dass die Abwehrstoffe auf unterschiedlichen Wegen durch eine Vielzahl verschiedener Enzyme gebildet wurden. Der Benzoxazinoid-Stoffwechselweg hatte sich bei den zwei Pflanzenarten im Vergleich zum Mais unabhängig voneinander entwickelt.

Ihre Ergebnisse veröffentlichte die Forschungsgruppe im Fachmagazin „Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America“.