Im Wettbewerb um Bodenfläche, Nährstoffe und Wasser sind manche Pflanzen sehr erfolgreich: Sie behindern das Wachstum ihrer Konkurrenten durch chemische Substanzen, die bei der Nachbarpflanze den Zelltod auslösen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Botanischen Institut des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) untersuchen, wie dieser Effekt zustande kommt, um ihn für die Entwicklung umweltfreundlicher Bioherbizide zu nutzen.
Sie sind weder im heimischen Garten noch im Acker sonderlich beliebt: Wildkräuter sind zwar für Insekten und andere Tiere in der Feldflur wichtig, gleichzeitig schmälern sie aber die Erträge, wenn sie mitten zwischen den Nutzpflanzen wachsen und mit ihnen um Nährstoffe konkurrieren. “Würde man die Unkräuter nicht bekämpfen, gingen 30 bis 50 Prozent des landwirtschaftlichen Ertrags verloren”, erklärt Peter Nick vom Botanischen Institut des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT).
Duft als biologische Abwehrwaffe
Das Problem jedoch: Konventionelle Herbizide stellen einen erheblichen Eingriff in die Ökosysteme das und töten oft mehr Pflanzen ab als nötig. Zudem stehen einige dieser Mittel, darunter auch das weltweit häufig eingesetzte Glyphosat, im Verdacht, gesundheitsschädlich zu sein. Deshalb suchen Forscher schon seit längerem nach biologischen, umweltfreundlicherem Ersatz für gängige Unkrautvernichtungsmittel. Ein vielversprechender Ansatz ist es, sich entsprechende Strategien bei den Pflanzen selbst abzuschauen. Es gibt einige Pflanzenarten, darunter Walnussbäume, Bärlauch oder Minze, die das Wachstum anderer Pflanzen in ihrem nahen Umfeld durch Abgabe chemischer Substanzen hemmen. Allelopathie nennen Fachleute diese chemische Kriegsführung.
“Dabei handelt es sich zumeist nicht um Gifte, sondern um chemische Signale, die bei der Zielpflanze die Wirkung hervorrufen”, erläutert Nick. Um herauszufinden, wie genau diese biologische Abwehr funktioniert und um nach Kandidaten für einen landwirtschaftlichen Einsatz zu suchen, haben Nick und sein Kollege Mohammed Sarheed sich vor allem verschiedenen Spezies der Minze näher angeschaut. “Wir sind mit offenem Blick durch die Natur gegangen und haben uns gefragt, ob es sein könnte, dass es einen Zusammenhang zwischen dem starken Wuchern von Minzen und ihrem ausgeprägten Duft gibt, der bei jeder Minzsorte unterschiedlich ist”, sagt Nick
Zwei Inhaltsstoffe mit “Selbstmord-Effekt”
Für ihre Studie extrahierten die Wissenschaftler zunächst die ätherischen Öle verschiedener Minzen und versahen einzelne potenziell bioaktive Komponenten mit molekularen Markern. Dann setzten sie in Keimtests die Samen verschiedener anderer Pflanzen, darunter Kresse, Winterweizen, Tomaten, Windengewächsen und dem stumpfblättrigen Ampfer (Rumex obtusifolius), einem häufigen Weideunkraut. Dabei zeigte sich, dass vor allem zwei Komponenten der ätherischen Minzöle gegen Konkurrenzpflanzen wirksam sind: Beta-Pinen und Menthon. Diese biologischen Botenstoffe lösen bei den damit versetzten Pflanzen das zelluläre Selbstmordprogramm aus und führen so zum Wachstumsstopp und Absterben der Keimlinge.
