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Die Rolle konstitutiver und induzierter Chemodiversität in Solanum dulcamara für Pflanze-Herbivor-Interaktionen

Die als Nässe-liebend bekannte Pflanze Solanum dulcamara kommt aufgrund ihrer hohen phänotypischen Plastizität in sehr unterschiedlichen, auch deutlich trockeneren Habitaten vor. In der ersten Förderperiode haben wir Populationen dieser Art auf Zusammenhänge zwischen biotischen und abiotischen Umweltfaktoren und der Diversität in Blattmetaboliten untersucht. Starke Korrelationen wiesen darauf hin, dass die Chemodiversität phenolischer Substanzen in trockneren Habitaten mit einer höheren Artenanzahl an Pflanzen und Herbivoren deutlich größer ist als an nassen, artenarmen Standorten. Dies deutet darauf hin, dass komplexe Lebensgemeinschaften die intraspezifische Chemodiversität befördern könnten und steht im Einklang mit der Annahme, dass sich pflanzliche Chemodiversität unter dem Druck entwickelt, mit verschieden Stressfaktoren umzugehen. Außerdem zeigten die Pflanzen eine hohe intraindividuelle Chemodiversität, die sich in einer sehr starken Veränderung der Blattmetabolitmuster im Verlauf einer Saison ausdrückte. Analysen mit P4 prüfen diese Zusammenhänge für Steroidalkaloide. Laufende Gewächshausexperimente mit Klonen derselben Pflanzenindividuen untersuchen auf die genotypisch determinierten Unterschiede in der konstitutiven und verwundungsinduzierten Blattmetabolitzusammensetzung, um anschließend die Konsequenzen der Chemodiversität mit selektierten Genotypen in Pflanzen-Insekten Interaktionen experimentell zu testen.

In einer zweiten Förderperiode möchten wir die genetische Variation innerhalb und zwischen Populationen mit molekularen Markern analysieren und mittels multivariater Statistik prüfen, wie sie mit Chemodiversität zusammenhängt. Wir testen, ob es Unterschiede in dieser Beziehung zwischen konstitutiver und wundinduzierter Chemodiversität gibt und wie genetische und chemische Diversität mit den Umweltfaktoren in den Populationen zusammenhängen. Den geographischen Bereich der genetisch, chemisch und ökologisch analysierten Populationen möchten wir erweitern, so dass diese Zusamenhänge auch über makroklimatische Gradienten und über Populationen größerer genetischer Divergenz untersucht werden können. Die Ergebnisse können vergleichend mit P5 Anhaltspunkte liefern, Hypothesen zur Evolution pflanzlicher Chemodiversität gemeinsam mit P9 zu bewerten. Außerdem wollen wir die konstitutive und induzierte intra-individuelle Chemodiversität in verschiedenen Organen für Genotypen aus Populationen untersuchen, die sich durch eine Dominanz entweder spezialisierter oder generalistischer Herbivoren auszeichnen. Chemisch differierende Genotypen werden im Chemodiversität-Plastizität-Experiment (COR) und alle Daten zur chemischen Variation in P10 verwendet. Die Organ-spezifischen Muster werden vergleichend über alle drei Pflanzenarten mit P1-P5 analysiert und die funktionelle Rolle der organspezifischen Chemodiversität in Interaktion mit Generalisten und Spezialisten in Biotests und reziproken Transplantationsexperimenten untersucht werden.