Kommunikation in Grün

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1 5. Internationale Fachtage Ökologische Pflege Kommunikation in Grün Pflanzen und ihre Wechselwirkungen mit der belebten und unbelebten Umwelt Axel Mithöfer MPI für Chemische Ökologie Abtl. Bioorganische Chemie Langenlois, 18/19 Nov, 2014

2 Der blau-grüne Planet

3

4

5

6 Umwelteinflüsse/Wechselwirkungen/Reize Abiotische (unbelebt) Biotische (belebt) Licht Kälte/Hitze Ozon Wasserstress Schwermetalle Herbivore Pathogene Symbionten Nematoden

7 Wie geht die Pflanze mit ständig sich wechselnden Umweltbedingungen/Stress um?? Adaptation & Stressmanagement Reizaufnahme Reizweiterleitung reizabhängige Reaktion

8 Was hat das mit Kommunikation zu tun? Was ist Kommunikation?? communicare: lat., mitteilen, eine Mitteilung machen, gemeinsam machen Grundlegende Definition: Sender Empfänger Modell (Weaver & Shannon) Im engeren Sinn: Austausch von Informationen

9 Die Pflanze als Empfänger

10 Umwelteinflüsse Abiotisch Biotisch Reizaufnahme Reizweiterleitung reizabhängige Reaktion

11 Licht als Signal Abiotischer Reiz: Licht A

12 Lichtgesteuerte Reaktionen: Photonastie Nacht Tag Mittag Abend Blattstellung und Blütenöffnung abhängig von Lichtintensität

13 Lichtgesteuerte Reaktionen: Phototropismus WT WT WT phot1 Mutante Senfkeimling (Sinapsis alba) Phototrope Reaktion Das Hypokotyl hat positiv, die Wurzel negativ reagiert. Die Blätter haben sich transversal phototrop eingestellt. Die Pfeile geben die Lichtrichtung an. h = Hypokotyl, k = Korkplatte, w = Wurzel (nach Noll).

14 Licht als Signal

15 Biotische Interaktionen einer Pflanze

16 Interaktionen einer Pflanze ca Pflanzenarten Phytopathogene Mikrorganismen ca 5500 Säugetierarten ca Insektenarten

17 CHEMIE

18 die chemische Keule Nikotin; Tabakpflanzen Strychnin; Brechnuss Colchicin; Herbstzeitlose Protoanemonin; Stinkende Nieswurz Strophanthidin; Maiglöckchen (R); (S) Hyoscyamin; Bilsenkraut, Stechapfel, u.a. Mezerein; Seidelbast Ricin; Wunderbaum Cicutoxin; Wasserschierling

19 Herbivore Insekten

20 Prinzipien der pflanzlichen Verteidigung Verteidigung Konstitutiv Induzierbar Direkt Indirekt Direkt Indirekt

21 Die Pflanze als Sender

22

23 Verteidigung mit Duft OH O O O O OH O

24 Tritrophe Interaktion Räuberische Wanze (Geocoris pallens) attackiert junge Manduca sexta Larve Merit Motion Pictures, Winnipeg, MB, Canada

25 Tritrophe Interaktion Induzierter Duft lockt eine parasitoide Wespe an Parasitoide Wespe sucht eine verletzte Pflanze Herbivor frisst an einer Pflanze Eiablage der parasitoiden Wespe Larven der Wespe entwickeln sich im Inneren der Larve

26 Multitrophe Interaktionen Hyperparasitoide D D D D D 4. trophisches Level Parasitoide C C 3. trophisches Level Herbivor B 2. trophisches Level Pflanze A 1. trophisches Level

27 Der Feind meines Feindes ist mein Freund!!

28 Duftstoffe sammeln: das Prinzip 1. Einlass gereinigter Luft 2. Passage über die Pflanze 3. Adsorption an das Polymer 4. Desorption 5. GC-MS

29 Medicago truncatula kauend saugend Spodoptera littoralis Tetranychus urticae

30 Relative Intensity Induzierte Duftstoffe Spodoptera littoralis Tetranychus urticae Kontrolle Retentiontime

31 Relative Intensity Induzierte Duftstoffe Spodoptera littoralis Tetranychus urticae Kontrolle Retentiontime

32 Kommunikation.??

33 Die Pflanze als Sender & Empfänger

34 Arimura et al., 2000 Nature Intraspezies Kommunikation Empfänger Induzierter Duft führt zur Genexpression in Nachbarpflanzen! Spinnmillbe PR-2 Sender A ussendende B lät t er Empfängerblätter Ko n t r olle SM W Ko n t r olle SM W ( T age) PR-3 PR-4 L O X TPS

35 Interspezies Kommunikation Artemisia tridentata (Wüstenbeifuß) verwundet: Karban et al., 2004, Ecology

36 Interspezies Kommunikation Sender: Artemisia tridentata (Wüstenbeifuß), verwundet Empfänger: Nicotiana attenuata (wilder Tabak) Karban et al., 2003, Oikos

37 Kommunikation.?? Verteidigung, Warnung und das Belauschen anderer Pflanzen

38 Kommunikation.?? Verteidigung, Warnung und das Belauschen anderer Pflanzen

39 Anwendung???

40 Pflanzenschutz..

41 Push-pull-Strategie Napier- Grass

42 Was ist Kommunikation?? communicare: lat., mitteilen, eine Mitteilung machen, gemeinsam machen Grundlegende Definition: Sender Empfänger Modell (Weaver & Shannon) Im engeren Sinn: Austausch von Informationen

43 Die Pflanze als Sender & Empfänger im Informationsaustausch

44 Interaktionen einer Pflanze

45 Leguminosen Rhizobien: Kommunikation Knöllchen von Sojabohne und Erbse

46 Leguminosen Rhizobien: Kommunikation

47 Leguminosen Rhizobien: Kommunikation Infektion der Wurzelhaare

48 Leguminosen Rhizobien: Kommunikation

49 Kommunikation in Grün?? Grundlegende Definition: Sender Empfänger Modell Wechselwirkungen mit der abiotischen und biotischen Umwelt Wahrnehmung physikalischer und/oder chemischer Reize Im engeren Sinn: Austausch von Informationen Spezielle Wechselwirkungen mit der biotischen Umwelt Basierend auf chemischen Reizen

50 Many thanks to... Jyothilakshmi Vadassery Sandra Scholz Monika Heyer Franziska Buch Ilham Ayufu Andrea Lehr Wilhelm Boland Bettina Hause, Halle/Saale

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