Pflanzliche Abwehr gegen Herbivore Flashcards
Masterplan: pflanzliche Abwehr gegen Herbivore
- Physikalisch
- Chemisch (quantitativ/qualitativ)
- Konstitutiv
- Induziert
- Geprägt (primed) & induziert
=> Zielungenauigkeit herstellen a) Genotypische & phänotypische Plastizität => befallsunabhängig b) Phänotypische Plastizität => in Reaktion auf Befall
Indirekte Abwehr + direkte Abwehr => Ziel: fressende Stadien, Eierlegende Insekten, Eier v. Insekten
Physikalische Abwehr
- verdickte Kutikula: erschwert Zubeißen
- Haare/Trichome, Dornen, Stacheln: erschweren Zubeißen
*Lignifizierung:
> komplexes KH
> hard, strong and impermeable to water
> can be stained red in microscope slides (Phlorglucin-Salzsäure)
>thickening of the cell wall with lignin kills the cell
>leaves a hollow space (lumen), through which water can pass
Chemische Abwehr
Quantitative Abwehrstoffe:
- Cellulose, Hemicellulose
- Lignine/Zusammenspiel physikal. Abwehr
- Tannine
- Kieselsäure
Qualitative Abwehrstoffe:
- Alkaloide (Tabak - Nikotin)
- Toxische AS (Leguminosen - Canavanin)
- Cyanogene Verbindungen (Rosaceae - Prunasin)
- Glukosinolate (Brassicaceae - Sinigrin - Senfgeschmack)
- Proteinaseinhibitoren
- Terpene (Rose: Geraniol)
- Cardenolide (Fingerhut - Digitoxin)
- Hormon-Analoga (einige Gymnospermae - JH-Analoga)
Genotypische Plastizität
- Zahlreiche Genotypen vom Rainfarn bekannt
* Genotypen unterscheiden sich hinsichtlich Blattmorphologie und ihres Musters an terpenoiden Verbindungen
Konstitutive Abwehr
-phänotyp. Plastizität unabhängig vom Umweltfaktor: “Playing smart vs. playing safe”
= Risikostreuung durch Produktion mehrerer möglicherweise adaptiver Phänotypen (smart)
vs.
Ausprägung eines adaptiven Phänotyps in Reaktion auf Umweltfaktor (safe)
- unterschiedliche Ausprägungen eines Genotyps bei gleichbleibenden Umweltbedingungen
- individuelle Variation
- BET-HEDGING, e.g. Normal-Keimer vs. Langsam-Keimer
~ a fraction of seeds remain dormant as a hedge against the risk of complete reproductive failure
Induzierte direkte Abwehr
- Abschreckung
- eiablage-induzierte pflanzliche Düfte schrecken eierlegende Insektenweibchen ab
- fraß-induzierte pflanzliche Düfte schrecken weitere Herbivore ab
- Bekämpfung
- eiablage-induzierte pflanzliche Reaktionen töten Eier ab
- fraß-induzierte pflanzliche Reaktionen
a) schwächen Verdauung der Herbivoren
b) wirken toxisch auf Herbivore
Induzierte indirekte Abwehr
- eiablage-induzierte pflanzliche Düfte locken parasitische Insekten an, die Eier von herbivoren Insekten abtöten
- fraß-induzierte pflanzliche Düfte oder fraß-induzierte Produktion von extrafloralem Nektar locken parasitische oder räuberische Insekten an, die herbivore Larven abtöten
Primed and induced defence
"Priming" Warnsignale: *fraßinduzierte pflanzliche Düfte *Sexualpheromone *Verwundungen *Fraßgeräusche von Larven *Insekten-Eiablagen > Kiefer - Kiefernblattwespe
Eiablage als Warnsignal vor Larvalfraß - Kiefernblattwespe
*Vergleich Entwicklung von herbivoren Kiefernblattwespen, die als Larven dort ihren Fraß beginnen
a) wo sie schlüpfen oder
b) an eifreien Bäumen
=> Die Entwicklung ist schlechter:
- Larvalgewicht reduziert
- Mortalität erhöht
- Fekundität der Weibchen reduziert
=> vorherige Eiablagen beeinflussen Abwehr gegen Larven
=> pflanzl. Reaktion auf Eiablagen dient Vorbereitung einer effektiveren Abwehr gegen Larven
Ulmenblattkäfer Eiablagen: Ökologische Effekte auf Herbivore
*auf eierbelegten Blättern: reduzierte Überlebensrate der Larven
*an befallenen Blättern überlebende Larven, die sich zu adulten Käfern entwickeln: weniger Weibchen -> reduzierte Reproduktion
*Larven nehmen höheren Gehalt phenolischer Verbindungen (Flavonoide) auf -> insbesondere Robinin
=> eiablage-induzierte Änderung im Gehalt phenolischer Verbindungen in fraßgeschädigten Blättern: reduzierte Nahrungsqualität für Larven
Warneffekte von Eiablagen auf fraßinduzierte pflanzliche Abwehr gegen Larven
Effekte auf Pflanze:
- Produktion phenolischer Verbindungen
- Expression abwehrrelevanter Gene
- unbeschädigte Blattfläche steigt
- Samenproduktion steigt
Effekte auf Herbivore:
- Larvalentwicklung gestört
- Überlebensrate sinkt
- Reproduktivität sinkt
- Immunabwehr sinkt
Effekte auf Parasiten der Larven:
*Anlockung
Woran bemerken Pflanzen Insektenbefall?
Drohender Insektenbefall:
*siehe Warnsignale
Eingesetzter Insektenbefall:
- Eiablage
- Fraß
- auf Pflanze laufende Insekten
Woran bemerken Pflanzen Eiablage?
= Elicitoren
- Sekrete, mit denen Eier an das Blatt geklebt werden, isoliert aus
- Ganzkörperextakten v. Weibchen
- Ovidukt
- weiblichen Reproduktionsdrüsen
> z.B. Reiszikade - Phospholipide
Reaktion von Rosenkohl/Ackerschmalwand auf Eier des großen Kohlweißlings
= Veränderung der Blattoberflächenchemie(weniger C24-gesättigte FS, mehr C34 gesättigte FS)
= Eiparasiten suchen intensiver nach Wirtseiern auf ei-induzierten Blättern
Woran erkennen die Pflanzen, das Eier von VERPAARTEN Weibchen abgelegt sind?
*Klebsekret
Ei-Kleber: Sekret aus akzessorischen Reproduktionsdrüsen (ARD) verpaarter Weibchen
Aktiv: nur ARD verpaarter Weibchen
Woran erkennt die Pflanze den Angriff durch fressende Herbivore?
*Beschädigung per se
> Dauer und Ausmaß des Schadens z.T. herbivorenspezifisch
> “Herbivorenspucke” = Regurgitat
*Elicitor im Regurgitat: >Fettsäure-Aminosäure-Konjugate (z.B. Volicitin) (FACs aus hpts. Lepidopterenlarven) >Caeliferin (aus Caelifera) > beta-Glucosidase (aus Pieris brassicae) > Inceptin: Fragment der ATPase (aus Lepidopterenlarven)
