Zurich, Switzerland
March 31, 2014
Turnip rape with pollinating bumblebee and caterpillar (picture: UZH)
Flowering plants are able to make flexible use of their scents. If the focus is on pollination they attract insects with the scent of their flowers. If they are infested with parasites, they reduce the release of floral scents which then attracts more beneficial partner insects for their defence. This has been demonstrated by a Swiss-Italian team led by evolutionary biologists from the University of Zurich using a plant that is closely related to rapeseed.
Flowering plants attract pollinating insects with scent from their flowers and bright colours. If they have become infested with herbivores like caterpillars, they attract beneficial insects like parasitic wasps with the help of scent signals from their leaves. The wasps then lay their eggs in the caterpillars and kill the parasites. Floral and foliar scents can, however, mutually reduce their attractiveness. That’s why flowering plants face a dilemma: should they use their resources to attract pollinating insects and, by extension, for reproduction or should they invest in defence against herbivores? A Swiss-Italian research team headed by Florian Schiestl from the University of Zurich has now demonstrated that plants are able to adjust their scent bouquet to their needs at any given time and, in this way, to attract partner or useful insects in a more targeted manner.
The scientists examined the reactions of turnip rape – an edible flowering plant closely related to rape – after its infestation with herbivores. The researchers demonstrate that the infested plants markedly reduce their floral scent so as to attract parasitic wasps with scent signals from their leaves. “Decreasing the floral scent makes the plant less attractive to the insects which pollinate it. At the same time, it is then more attractive for the parasitic wasps”, is how Florian Schiestl explains this mechanism. After infestation with herbivores and attracting wasps, the plants produce more flowers to compensate for their reduced attractiveness and to attract pollinating insects. “Floral scents are thus part of a complex trade-off with other scents that likewise attract beneficial insects”, says Schiestl.
The results illustrate important ecological interactions when a plant attracts partner insects. Schiestl is of the opinion that the new findings may be relevant for the organic cultivation of useful plants. “One could try to optimise the attraction of parasitic wasps with less fragrant varieties and the attraction of pollinators with more fragrant ones.”
Literature:
Florian P. Schiestl, Heather Kirk, Laurent Bigler, Salvatore Cozzolino, Gaylord A. Desurmont. Herbivory and floral signaling: phenotypic plasticity and trade-offs between reproduction and indirect defense, New Phytologist, March 28, 2014. doi: 10.1111/nph.12783
Mit verschiedenen Düften Insekten anlocken oder abwehren
Blütenpflanzen können ihre Duftstoffe flexibel einsetzen. Steht die Bestäubung im Vordergrund, locken sie Insekten mit ihrem Duft aus der Blüte an. Werden sie von Schädlingen befallen, verringern sie die Abgabe von Blütenduftstoffen und ziehen dadurch mehr nützliche Partnerinsekten für die Abwehr an. Dies weist ein schweizerisch-italienisches Team unter der Leitung von Evolutionsbiologen der Universität Zürich anhand einer dem Raps nahe verwandten Pflanze nach.
Blütenpflanzen locken mit ihrem Duft aus der Blüte und mittels auffälliger Farben bestäubende Insekten an. Werden sie dagegen von Frassinsekten wie Raupen befallen, ziehen sie mit Hilfe von Duftsignalen aus den Blättern Nützlinge wie Schlupfwespen an, die ihre Eier in die Raupen legen und so die Schädlinge töten. Blüten- und Blattduftstoffe können ihre Attraktivität gegenseitig verringern, daher stehen Blütenpflanzen vor einem Dilemma: Sollen sie ihre Ressourcen für das Anlocken von bestäubenden Insekten und damit für die Fortpflanzung aufwenden, oder investieren sie eher in die Abwehr von Frassinsekten? Nun zeigt ein schweizerisch-italienisches Forschungsteam unter der Leitung von Florian Schiestl von der Universität Zürich auf: Pflanzen sind in der Lage, ihr Duftbouquet den aktuellen Erfordernissen anzupassen, um dadurch die jeweils erforderlichen Partnerinsekten oder Nützlinge gezielter anzulocken.
Die Wissenschaftler untersuchten die Reaktionen von Rübenkohl – einer essbaren und dem Raps nahe verwandten Blütenpflanze – nach Befall durch Frassinsekten. Wie die Forscher zeigen, schränken die befallenen Pflanzen ihren Blütenduft stark ein, um mit Duftsignalen aus den Blättern Schlupfwespen anzuziehen. «Durch die Verringerung des Blütendufts verliert die Pflanze an Attraktivität für Insekten, die sie bestäuben; sie wird aber dadurch gleichzeitig für die Schlupfwespen attraktiver», erläutert Florian Schiestl den Mechanismus. Nach dem Befall mit Frassinsekten und dem Anlocken der Wespen produzieren die Pflanzen mehr Blüten, um deren geringere Attraktivität zu kompensieren und damit bestäubende Insekten anzuziehen. «Blütendüfte stehen somit in einem komplexen Spannungsfeld mit anderen Duftstoffen, die ebenfalls für die Pflanze nützliche Insekten anlocken», so Schiestl.
Die Resultate zeigen wichtige ökologische Zusammenhänge beim Anlocken von Partnerinsekten einer Pflanze. Schiestl denkt, dass die neuen Resultate für den biologischen Anbau von Nutzpflanzen relevant werden können: «Man könnte versuchen, mit wenig duftenden Sorten die Anlockung von Schlupfwespen zu optimieren, und mit stark duftenden Sorten die Anlockung von Bestäubern.
Literatur:
Florian P. Schiestl, Heather Kirk, Laurent Bigler, Salvatore Cozzolino, Gaylord A. Desurmont. Herbivory and floral signaling: phenotypic plasticity and trade-offs between reproduction and indirect defense, New Phytologist, March 28, 2014. doi: 10.1111/nph.12783
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Species
