Pflanzen sind häufig sehr individuell, wenn es darum geht, welche Abwehrchemikalien und andere Inhaltsstoffe sie enthalten. Diese chemische Vielfalt (Chemodiversität) findet sich sowohl bei unterschiedlichen Pflanzen derselben Art als auch innerhalb einer einzelnen Pflanze. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert mit rund zwei Millionen Euro eine von der Universität Bielefeld geleitete Forschungsgruppe, die die Chemodiversität von Pflanzen untersucht. Die chemische Ausstattung von Pflanzen kann sich auf die Nahrungsnetze einer Pflanze ebenso auswirken wie auf ihre Lebensräume und biologischen Lebensgemeinschaften.
Sprecherin der DFG-Forschergruppe ist Professorin Dr. Caroline Müller von der Fakultät für Biologie der Universität Bielefeld, ihre Vertreterin ist Juniorprofessorin Dr. Meike Wittmann, ebenfalls von der Fakultät für Biologie.
Die neue Forschungsgruppe „Ökologie und Evolution intraspezifischer Chemodiversität von Pflanzen“ will die Chemodiversität besser verstehen und analysieren, inwieweit diese innerhalb von Pflanzenindividuen, zwischen Individuen einer Population und zwischen Populationen variiert. In der Gruppe arbeiten zehn Professorinnen und Professoren von sieben Universitäten und Forschungseinrichtungen zusammen.
Chemische Inhaltsstoffe in Pflanzen
„In vielen Pflanzenarten findet man eine erstaunlich hohe chemische Diversität“, sagt Caroline Müller, Leiterin der Arbeitsgruppe Chemische Ökologie an der Universität Bielefeld. „Das gilt nicht nur für viele ökologisch wichtige Arten, sondern auch für Pflanzen, die ökonomisch bedeutsam sind, etwa Kartoffeln, Getreide oder Mais.“
Wenn Pflanzen wachsen, produzieren sie chemische Inhaltsstoffe. Mit giftigen Substanzen können sie zum Beispiel Hefen, Bakterien und Insekten abtöten. Die Zusammensetzung der Inhaltsstoffe unterscheidet sich bereits innerhalb einer einzelnen Pflanze. So wirken in Blüten andere Inhaltstoffe als in ihren Wurzeln. „Die chemische Zusammensetzung innerhalb einer Pflanze ändert sich zusätzlich über die Saison“, erklärt Müller. Dadurch kann sich eine Pflanze zum Beispiel im Winter gegen Kälte und im Sommer gegen bestimmte Fressfeinde wehren.“
„Die Chemodiversität einer Pflanzenart kann sich potenziell sehr massiv auf Lebewesen in ihrem ökologischen Umfeld auswirken – etwa auf Pilze, mit denen sie in einer Gemeinschaft leben, oder auf krankheitserregende Bakterien.“ Auf die Nahrungsnetze, zu denen die Pflanzen gehören, wirkt sich ihre Chemodiversität ebenfalls aus. Das hat wiederum Einfluss auf die Biodiversität, also die Vielfalt der Ökosysteme und der Arten, sowie die genetische Vielfalt innerhalb der Arten.
„Mich hat überrascht, dass bisherige Untersuchungen an den Beziehungen zwischen Pflanzen, Pflanzenfressern und Bestäubern häufig die Pflanzenchemie außer Acht lassen“, sagt Caroline Müller. Die neue Forschungsgruppe soll deshalb neues Grundlagenwissen über Chemodiversität aufbauen. Dafür kooperieren Forschende aus unterschiedlichen Disziplinen, darunter Expertinnen und Experten für chemische und molekulare Ökologie, Biochemie und Evolution.
Sechs Arbeitsgruppen kooperieren
Beteiligt sind neben vier Arbeitsgruppen der Universität Bielefeld weitere sechs Arbeitsgruppen. Sie kommen vom Max-Planck-Institut für chemische Ökologie (Jena), dem Helmholtz Zentrum München, der Universität Hohenheim, dem Deutschen Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) Halle-Jena-Leipzig und der Friedrich Schiller Universität Jena, der Universität Marburg und der Technischen Universität München.
Die DFG fördert die Forschungsgruppe zu Chemodiversität von 2020 an für drei Jahre.
Professorin Dr. Caroline Müller forscht seit 2007 an der Universität Bielefeld. Ihre Arbeitsgruppe befasst sich mit der Untersuchung von Naturstoffen, die bei der Kommunikation zwischen Individuen der gleichen Art oder verschiedener Arten beteiligt sind und die deren ökologisches Zusammenspiel beeinflussen. Die Biologin leitet unter anderem ein Teilprojekt im Transregio-Sonderforschungsbereich NC3, der sich mit Tieren und ihren individuellen Nischen befasst.
