Wechselwirkungen zwischen chemischen Profilen von Pflanzen, ihrer Herbivorenbiodiversität und Landnutzung

 

 

Wissenschaftliche Bearbeitung durch:

Prof. Dr. Caroline Müller

Dr. Jürgen Kuhn

(Universität Bielefeld)

Hypothesen

1. Das Metabolitenprofil von Plantago lanceolata wird durch den Pflanzenstandort, den Grad der Landnutzung und das Ausmaß an Herbivorie beeinflusst. 


2. Die höchste Variabilität im Metabolitenprofil einer Pflanze findet sich auf Flächen mit intermediärer Landnutzung und dadurch bedingt mit der höchsten Pflanzen- und Herbivorenbiodiversität. 


3. Bestimmte Metaboliten (Biomarker) lassen sich mit der Biodiversität der Flächen korrelieren.

 

Einführung

Pflanzen müssen sich ständig neuen Umweltbedingungen anpassen, wie z. B. Temperatur, Lichtverhältnissen, Wasserverfügbarkeit, Nährstoffen, und Störungen durch Mikroorganismen oder Tiere. Diese Anpassungen spiegeln sich in Änderungen im Stoffwechsel der Pflanzen wider. Die Qualität und Quantität des Metabolitenmusters eines Pflanzenindividuums hängt also sowohl von seinem Entwicklungsstadium als auch von verschiedenen Umweltfaktoren ab. Die Gemeinschaft herbivorer Insekten auf einer Pflanze wiederum ist vor allem durch die Fähigkeit der verschiedenen Arten bestimmt, sich den chemischen Gegebenheiten der Wirtspflanze anzupassen und mit deren chemischen Abwehrmechanismen zurecht zu kommen.

 

Ziel

Das Ziel dieses Projekts ist es, die Beziehungen zwischen der Metabolitenzusammensetzung einzelner Pflanzenindividuen und der Biodiversität von Herbivoren in Abhängigkeit der Landnutzung aufzuklären. Die Untersuchungen erfolgen an der Modell-Pflanzenart Plantago lanceolata L. (Spitzwegerich). Um zu klären, wie die Variabilität im Muster pflanzlicher Metaboliten die Biodiversität beeinflussen kann und umgekehrt, werden Metaboliten-Profilmuster chemisch-analytisch vermessen und mit Hilfe multivariater und multifaktorieller statistischer Methoden in Relation zu Umweltfaktoren und der Stärke des Herbivoriegrades bzw. des Artenreichtums gesetzt.

 

Methoden

Grünlandplots, in denen Plantago lanceolata vorkommt, wurden (erstmals Mitte April 2009) auf einer 6 x 6 m Fläche mit Agrobiosol-Dünger (Fa. SW-Düngesysteme GmbH, Wolfenbüttel) gedüngt und daneben eine gleich große Kontrollfläche definiert. Zurzeit werden auf den beiden Teilflächen an verschiedenen Standorten Pflanzenproben genommen: Außerdem wird die umgebende Vegetation in einem Radius von 20 cm um die beprobte Pflanze bestimmt und Insekten, die sich auf den beprobten Pflanzen finden, werden vor Ort bestimmt oder zur Bestimmung eingesammelt. Nach der Probennahme erfolgt die Analyse mittels Flüssigchromatographie gekoppelt an Massenspektrometrie (LC-MS) im Labor und die statistische Auswertung der gewonnenen Daten. Eine erneute Probennahme ist für September 2009 geplant.


Plantomics Bild
(Foto: Tanja Maier)
Markierter Plantago (Foto: Tanja Maier)
David Coleman beim Pflanzenbestimmen (Foto: Tanja Maier)
Plantago lanceolata (Foto: Tanja Maier)
(Foto: David Coleman)