Die hohen Schwermetallkonzentrationen in den Zellen mancher Pflanzen sind ein Ersatz für ihr defektes Abwehrsystem gegen Krankheiten. Das haben amerikanische Forscher entdeckt, als sie so genannte Metallhyperakkumulatoren mit anderen Pflanzen verglichen. Demnach hat irgendwann im Lauf der Evolution eine Mutation das ursprüngliche Verteidigungssystem bei den Hyperakkumulatoren blockiert. Gleichzeitig ermöglichte diese Veränderung den Pflanzen jedoch, höhere Metallkonzentrationen unbeschadet zu überleben, so dass sie das Metall als Waffe gegen Erreger einsetzen konnten. Das berichten David Salt und seine Kollegen von der Purdue-Universität in West Lafayette in der Fachzeitschrift Plant Physiology (Bd. 137, S. 1082).
Fast alle Pflanzen besitzen eine Art Immunsystem, um sich vor Infektionen mit Pilzen oder Bakterien zu schützen. Bei Kontakt mit einem Erreger produziert dieses System eine Substanz namens Salicylsäure, die mit dem Aspirin-Wirkstoff Acetylsalicylsäure verwandt ist. Dieser Stoff löst eine ganze Reihe biochemischer Reaktionen aus, die schließlich zur Aktivierung bestimmter Abwehr-Gene führen. Einmal eingeschaltet, blockieren die Produkte dieser Gene die Bildung der Salicylsäure, so dass deren Konzentration wieder sinkt. Auf diese Weise ist die Salicylsäuremenge im Allgemeinen sehr niedrig und wird nur bei Bedarf gesteigert.
Metallhyperakkumulatoren wie das Hellerkraut, ein im Gebirge heimisches Kreuzblütengewächs, enthalten jedoch auch ohne Kontakt zu Erregern ungewöhnlich hohe Salicylsäurekonzentrationen, entdeckten Salt und seine Kollegen. Diese großen Mengen der Signalsubstanz machen die Pflanzen jedoch nicht resistenter gegen Infektionen als andere ? im Gegenteil: Trotz der hohen Salicylsäuremengen waren die Pflanzen einer Pilzinfektion nahezu schutzlos ausgeliefert, wenn sie auf normalen Böden wuchsen. Viel wichtiger für die Abwehr der Erreger waren offenbar die aus dem Boden aufgenommenen Schwermetalle, zeigten weitere Experimente. Wurden die Pflanzen nämlich auf ihren gewohnten, nickelreichen Böden gezüchtet, konnten die Pilze ihnen kaum etwas anhaben.
Offenbar löst die Salicylsäure bei den Hyperakkumulatoren nicht die Reaktionsfolge aus, die zum Bekämpfen der Erreger nötig ist, schließen die Forscher. Möglicherweise ist im Lauf der Evolution bei den Pflanzen eine Mutation aufgetreten, die den Abwehrmechanismus blockiert hat. Lediglich die Exemplare, die zufällig auf metallhaltigen Böden wuchsen, konnten sich danach gegen Infektionen wehren. Dabei profitierten sie von einem Zufall: Durch die Blockade des Signalweges stieg nicht nur die Menge an Salicylsäure an, sondern auch die des Antioxidans Glutathion ? und erst das ermöglichte den Pflanzen, die ansonsten giftigen Schwermetalle aus dem Boden aufzunehmen und sie zur Infektionsbekämpfung einzusetzen.
ddp/wissenschaft.de ? Ilka Lehnen-Beyel
