Mechanismen, die Pflanzen-Ameisen Interaktionen, ermöglichen: Acacia-Pseudomyrmex als Modellsystem

Dateibereich 23108

1,05 MB in einer Datei, zuletzt geändert am 16.10.2009

Dateiliste / Details

DateiDateien geändert amGröße
Diss_Gonzalez.pdf16.10.2009 12:12:071,05 MB
Mutualismen sind Interaktionen verschiedener Arten, bei denen ein Partner einen „Service“ erbringt, welcher von einem anderen Partner „belohnt“ wird. In Pflanzen-Ameisen Mutualismen bieten Pflanzen Ameisen Nahrung in Form von extrafloralem Nektar (EFN) sowie Futterkörperchen und in einigen Fällen auch Nistraum. Im Gegenzug verteidigen Ameisen ihre Pflanze gegen Fraßfeinde, Herbivore und Pathogene. Oft ist es für die Pflanze ein Problem, Nektarkonsumenten fernzuhalten, die keine Gegenleistung erbringen und nur ökologische Kosten verursachen, so genannte „Exploiter“. Ziel meiner Arbeit war die Untersuchung von Mechanismen, die zur Stabilität von Pflanzen-Ameisen Interaktionen führen und vor der Ausnutzung durch solche „Exploiter“ schützen. Der Mutualismus zwischen Acacia und Pseudomyrmex wurde als Modell verwendet, da verschiedene Spezifitätsgrade innerhalb des Systems auftreten. Während obligate Ameisenpflanzen, so genannte Myrmekophyten, EFN ständig in hohen Raten produzieren, um symbiotische Ameisenkolonien dauerhaft zu ernähren, produzieren die so genannten myrmekophilen Akazienarten EFN erst als eine Antwort auf Herbivorie um Ameisen aus der Umgebung anzulocken. Diese unterschiedlichen Spezifitätsgrade von Pflanzen-Ameisen Interaktionen innerhalb der Gattung Acacia erlauben es, artspezifische Interaktionen zu untersuchen. Im Focus meiner Arbeit standen die Untersuchung der chemischen Komponenten des EFNs (Aminosäuren und Proteine) sowie die Untersuchung des Verhaltens von Ameisen im Hinblick auf Verteidigung gegenüber Nektarräubern, Herbivoren und Pathogenen. Die Aminosäure-Zusammensetzung der myrmekophytischen Akazien war höchst speziell und angepasst an die Präferenzen und Nährstoffbedürfnisse der mutualistischen Ameisen P. ferrugineus. Mutualistische Ameisen bevorzugten genau solche EFN-Lösungen, welche die vier quantitativ dominierenden Aminosäuren im Myrmecophyten-EFN enthielten. Im Gegensatz dazu bevorzugten generalistische Ameisen Zuckerlösungen mit Aminosäuren vor reine Zuckerlösungen. Die Generalisten unterschieden jedoch nicht zwischen Anzahl oder Konzentration spezifischer Aminosäuren. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass der EFN der myrmekophilen Akazien eine wichtige Rolle für das Anlocken von Ameisen und weniger für deren Ernährung spielt. Weiterhin scheint der EFN der obligaten Akazien (bio)chemisch geschützt vor der Besiedlung durch Mikroben zu sein. In Bioassys war Pilzwachstum durch Myrmekophyten-EFN gehemmt. PR-Proteine (pathogenesis related) wie Glucanasen, Chitinasen, Thaumatin- und Osmotin-Proteine wurden im Myrmekophyten-EFN identifiziert und die entsprechenden Enzymaktivitäten konnten nachgewiesen werden. Zudem war die absolute Menge von Proteinen signifikant höher im EFN der Myrmekophyten als im EFN der myrmekophilen Arten. Diese Ergebnisse deuten zusammen mit der Beobachtung, dass der Proteinanteil des Myrmekophyten-EFNs das Wachstum von verschiedenen Pilzen inhibierte, auf eine Rolle der EFN-Proteine im Schutz vor Mikroben hin. Parallel zu diesen Anpassungen der Myrmekophyten auf biochemischer Ebene zeigten mutualistischen Ameisen der Art P. ferrugineus — im Gegensatz zu der parasitischen Art P. gracilis — wichtige ökologische and chemische Anpassunge, welche eine hohe Spezifität des Mutualismus bewirken. Pseudomyrmex ferrugineus Ameisen verteidigten die Wirtspflanzen effektiv gegen Herbivores und Pathogene und schützten den EFN vor Nektarräubern. Dennoch war die Effizienz der Verteidigung durch P. ferrugineus mit der Menge an Belohnung, welche durch die Pflanze bereit gestellt wurde, verbunden: Wirtspflanzen, die wenig in Belohnungen für die Ameisen investierten, wurden auch weniger effizient durch Ameisen verteidigt. Pseudomyrmex ferrugineus verminderte also die Verteidigung, wenn die Ameisen nicht entsprechende Belohnungen von der Pflanze erhielten. Andererseits war die mutualistische Ameisenart in der Lage die EFN-Sekretion durch Myrmeckophyten zu induzieren. Das zeigt, dass die Wirtspflanzen die Nektarproduktion verringern, wenn sie nicht die erwartene Verteidigung der Ameisen erhalten. Insgesamt konnte ich in meiner Arbeit verschiedene chemische und ökologische Mechanismen identifizieren, die die Spezifizität des Acacia-Pseudomyrmex Mutualismus aufrechterhalten, die den Mutualismus vor Ausbeutung schützen und die das mutualistische System stabilisieren.
Lesezeichen:
Permalink | Teilen/Speichern
Dokumententyp:
Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Fakultät / Institut:
Fakultät für Biologie
Dewey Dezimal-Klassifikation:
500 Naturwissenschaften und Mathematik » 580 Pflanzen (Botanik) » 580 Pflanzen (Botanik)
Beitragende:
Prof. Dr. Heil, Martin [Betreuer(in), Doktorvater]
Prof. Dr. Bayer, Peter [Gutachter(in), Rezensent(in)]
Sprache:
Englisch
Kollektion / Status:
Dissertationen / Dokument veröffentlicht
Datum der Promotion:
06.10.2009
Dokument erstellt am:
13.10.2009
Promotionsantrag am:
20.07.2009
Dateien geändert am:
16.10.2009
Medientyp:
Text