Verteidigungsstrategie: Tomate gegen Teufelszwirn

Windet sich der Teufelszwirn erst einmal um die Wildtomate, hat das Opfer verloren. Denn die parasitären Pflanzen bohren ihren Wirt an, saugen Wasser und Nährstoffe aus – und brauchen so selbst weder Wurzeln noch Blätter. Das geschwächte Opfer geht nach einiger Zeit ein. Attackiert eine der rund 200 bekannten Teufelszwirn-Arten dagegen eine Kulturtomate, hat der Parasit keine Chance: Die Tomate bildet am Stängel ein korkartiges Gewebe, das die Saugrüssel nicht durchdringen können.

Diese Verteidigungsstrategie funktioniert nur, wenn die Kulturtomate den pflanzlichen Angreifer zuverlässig identifiziert. Entgegen bisheriger Annahmen ist das möglich, schreiben Markus Albert und seine Kollegen von der Universität Tübingen nun gemeinsam mit britischen Forschern vom Sainsbury Laboratory, Norwich, im Fachblatt „Science“. „Die Kulturtomate erkennt ein Eiweiß, das anscheinend in der Zellwand etlicher Teufelszwirn-Arten enthalten ist“, sagt er.

Eine Art Immunsystem

Pflanzen wehren sich mit einer Art Immunsystem gegen schädliche Bakterien, Pilze, Insekten und Spinnentiere. Die Gewächse bemerken die Gefahr anhand spezieller Proteinen des Angreifers. Sie speichern die Bauanleitung für eine passende Andockstelle (Rezeptor) und leiten Gegenmaßnahmen ein, sobald sie den Feind aufspüren. Da zum Beispiel Bakterien ganz anders als Pflanzen aufgebaut sind, findet sich relativ leicht ein Zieleiweiß auf der Oberfläche des Angreifers, auf das eine Gruppe von gefährlichen Mikroorganismen kaum verzichten kann.

Die rund 4500 Pflanzenparasiten, die vor allem in Afrika die Ernten dezimieren, sind dagegen enger mit ihren Opfern verwandt. Auch ihre Eiweiße ähneln sich. Typische Strukturen des Parasiten können also mit dem eigenen Gewebe verwechselt werden. „Bisher hielten es Botaniker für unwahrscheinlich, dass Pflanzen einen solchen Abwehrmechanismus gegen andere Pflanzen im Erbgut speichern“, sagt Albert. Die Kulturtomate geht das Risiko aber ein, zeigen aufwändige Experimente. Sie erkennt ein solches Protein im Teufelszwirn, während ihre wilden Vorfahren aus den Anden den Trick nicht beherrschen.

Auch andere Kulturpflanzen werden von Parasiten angegriffen

Das Team behandelte 49 Kreuzungen aus Wild- und Kulturtomaten mit einem Extrakt aus Teufelszwirn. Mit Ausnahme einer einziger Linien produzierten sie das Stresshormon Ethylen, mit dem Pflanzen die Abwehr alarmieren. Durch einen Vergleich fanden die Forscher dann die Erbinformation für den Rezeptor, der in der einen Zuchtlinie fehlt. „Zur Zeit untersuchen wir, wie das Protein des Teufelszwirns aufgebaut ist, das dieser Rezeptor erkennt“, berichtet Albert. Unabhängig davon hat der Molekularbiologe eine Tür aufgestoßen, die Züchter bald nutzen könnten: Schließlich kämpfen auch wichtige Kulturpflanzen wie Soja und Kaffee mit Pflanzenparasiten.