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Das Duftmuster einer Pflanze verrät ihren Zustand und ändert sich zum Beispiel bei Schädlingsbefall. Wie Pflanzen die Ausdünstungen anderer Gewächse nutzen, erläutert Matthias Erb von der Universität Bern.Nachrichten aus der Chemie: Sie erforschen, wie Pflanzen auf Duftstoffe benachbarter Gewächse reagieren. Welche Informationen stecken in den pflanzlichen Ausdünstungen?Matthias <link href="#nadc20254147618-fig-0001">Erb: Alle Pflanzen geben permanent organische Verbindungen in die Luft ab. Die einfachste Information lautet also: Da wächst was. Der Duftstoffmix sagt sogar etwas über die jeweilige Pflanze aus, denn verschiedene Arten geben unterschiedliche Substanzen ab. Außerdem verändert sich die Zusammensetzung mit den Umweltbedingungen. Bei Schädlingsbefall, Trockenheit und anderem Stress senden Pflanzen spezifische Duftstoffe aus. Der Gesundheitszustand einer Pflanze spiegelt sich in ihrem Duftstoff-Bouquet. Und das nimmt eine andere Pflanze wahr.<figure xml:id="nadc20254147618-fig-0001"><figure><img alt="image" src="https://media.graphassets.com/AQuYRSmTSlKGBVki04nQ"><figcaption><label>Abb.1: </label>Matthias Erb, Professor am Institut für Pflanzenwissenschaften der Universität Bern. Foto: Adrian Moser, Universität Bern</figcaption></figure></figure>Kommunizieren Pflanzen über die Duftstoffe miteinander?Ich bin dagegen, diesen Prozess als Kommunikation zu bezeichnen. Kommunikation heißt, dass ein Sender etwas mitteilt, um beim Empfänger eine Reaktion auszulösen. Pflanzen sondern zwar chemische Stoffe ab, und andere Pflanzen reagieren darauf. Aber es gibt im Moment keine überzeugenden Hinweise darauf, dass die aussendende Pflanze solche Reaktionen absichtlich hervorruft.Populärwissenschaftliche Autor:innen wie der deutsche Förster Peter Wohlleben sind anderer Meinung. Sie erzählen Geschichten von Bäumen, die miteinander sprechen und sich umeinander kümmern. Auch in wissenschaftlichen Publikationen findet man oft die Formulierung „pflanzliche Kommunikation“.Das stimmt, der Begriff hat sich in der Wissenschaft etabliert. Wer mit klonalen Pflanzen arbeitet, verwendet ihn vielleicht zurecht. Hier wäre der Informationsaustausch im Interesse der Pflanzen. Denn so sorgen sie für den Erhalt des eigenen Erbguts, zum Beispiel wenn sie sich mit Duftstoffen gegenseitig vor Schädlingen warnen. Einige Forschende vermuten auch, dass es eine Art private Kommunikation zwischen eng verwandten Pflanzen gibt.Das ist aber nicht bewiesen?Richtig. Das sind spannende Thesen. Allerdings ist noch nicht geklärt, wie das funktionieren soll. Wir müssen verhindern, dass wir in die Falle der Vermenschlichung tappen und Pflanzen romantisieren. Ich fände es schön, wenn Bäume miteinander sprechen und sich gegenseitig so unterstützen, wie wir es uns für die menschliche Gesellschaft wünschen. Aber dieses Bild hat nichts mit Wissenschaft zu tun. Das ist esoterischer Mumpitz und gefährdet Forschungsgelder.Wie reagiert eine Pflanze auf Duftstoffe, die auf einen Schädlingsbefall in ihrer Nachbarschaft hinweisen?Sie produziert dann selbst Duftstoffe, die einerseits Schadinsekten abstoßen und andererseits Nützlinge anlocken, parasitoide Wespen etwa, die ihre Eier in Schädlingslarven legen und sie dadurch töten. Wenn eine Pflanze flüchtige Substanzen in der Luft als Indikator für Insektenbefall oder auch für Trockenheit nutzt, hat sie einen Überlebensvorteil. Für die bereits geschädigte Pflanze hingegen ist es oft von Nachteil, ihre Nachbarn zu warnen. Pflanzen stehen ja in starker Konkurrenz um Licht, Wasser und Nährstoffe zueinander.Warum sendet eine Pflanze denn dann Warnstoffe aus?Vielleicht, um mit sich selbst zu kommunizieren. Wir arbeiten viel mit Mais (Foto). Dessen Vorfahr ist die Teosinte, eine stark verzweigte, fast buschige Pflanze. Die Teosinte hatte wahrscheinlich Vorteile, wenn sie Informationen von Blatt zu Blatt weitergab. Die Wege sind kürzer als im Inneren der Pflanze. Die Landwirtschaft hat aus dem buschigen Wildgras einzelne Stämme gemacht. Statt einer Teosinte haben wir jetzt ein Feld voller genetisch identischer einzelner Maispflanzen.Und die tauschen auch untereinander Signalstoffe aus?Ja, das könnte ein Überbleibsel aus früheren Zeiten sein. Eventuell haben auch andere Pflanzen die Fähigkeit entwickelt, solche Informationen abzufangen und zu ihrem Vorteil zu nutzen – zum Beispiel, wenn ihre Nachbarn mit Duftstoffen Schädlinge abwehren oder Nützlinge anlocken.Welche Art Moleküle geben Pflanzen bei Schädlingsbefall ab?Das sind vor allem niedermolekulare Substanzen mit einer Masse zwischen 20 und 250 Dalton, zum Beispiel aromatische Verbindungen, Terpene und grüne Blattduftstoffe (Anm. d. Red.: Die Blattduftstoffe sind C6-Alkohole und -Aldehyde). Diese sondern Pflanzen immer bei Verletzungen ab, egal ob der Rasenmäher über die Wiese fährt oder ein Schädling andockt.Lässt sich ein Schädlingsbefall auch spezifisch erkennen?Wenn zusätzlich spezifische Insektenmoleküle auf die Wunde treffen, stößt die Pflanze weitere Substanzen aus. Mais etwa produziert dann Indol. Eine noch nicht befallene Maispflanze zeigt eine besonders starke Abwehrreaktion, wenn sie grüne Blattduftstoffe und Indol gleichzeitig in der Luft wahrnimmt. Die Kombination ist ein verlässlicher Indikator dafür, dass da was an der Nachbarpflanze frisst.Wie empfangen Pflanzen solche Informationen?Unsere Forschung mit Mais hat gezeigt, dass junge Blätter Duftstoffe sehr gut wahrnehmen. Wenn sie älter werden, nimmt die Fähigkeit ab. Wir vermuten, dass die Wahrnehmung über Membranrezeptoren erfolgt.Wie beim Erkennen von Krankheitserregern?Ja, so ähnlich. Für diesen Zweck sitzen in den Zellmembranen spezifische Rezeptoren mit einer Domäne außerhalb und einer innerhalb der Zelle. Moleküle des Erregers docken außen an und stoßen dadurch im Zellinnenraum eine Signalkaskade an. So stellen wir uns auch die pflanzliche Nase vor. Die eigentlichen Duftstoffrezeptoren, also die Proteine und die beteiligten Gene, kennen wir aber noch nicht.Ist die Suche nach den Rezeptoren so aufwendig?Nein, aber es braucht Zeit. Wir würden die Duftstoffrezeptoren vermutlich schon kennen, wenn die Forschung nicht so stark gebremst geworden wäre. Unser Fachgebiet hatte lange ein schlechtes Image und wurde in der wissenschaftlichen Gemeinschaft nicht ernst genommen. Derzeit sehe ich aber keine großen Hindernisse mehr.Wo sehen Sie Anwendungen Ihrer Forschung?Duftstoffe bieten uns die Möglichkeit, mit Pflanzen zu interagieren, ihren Metabolismus gezielt anzuregen und so neue Optionen für die Landwirtschaft zu schaffen. Bei Ankündigung einer Trockenperiode etwa ließe sich die Trockenstressantwort mit dem richtigen Duftstoff rechtzeitig aktivieren. Falls ein hoher Schädlingsdruck herrscht, ließe sich das pflanzliche Immunsystem bereits vor dem eigentlichen Befall ankurbeln.Indem man direkt die entsprechenden Duftstoffe nutzt?Ja. Duftstoffe lassen sich einfach ausbringen. Vermutlich reichen schon kleine Mengen, da die Pflanzen auf die Substanzen reagieren und sie dann womöglich selbst produzieren. Noch sind wir zwar weit entfernt von konkreten Anwendungen, die Industrie zeigt erst mildes Interesse. Aber es ist ja unsere Aufgabe, Dinge zu erforschen, um die sich Unternehmen noch nicht <link href="#nadc20254147618-fig-0002">kümmern.<figure xml:id="nadc20254147618-fig-0002"><figure><img alt="image" src="https://media.graphassets.com/26YhJx0KSvqmt4yzuSO6"><figcaption><label>Abb.2: </label>Isoliert in Glaszylindern: junge Maispflanzen für Laborstudien. Foto: Uta Neubauer</figcaption></figure></figure>Mit Matthias Erb sprach Uta Neubauer, promovierte Chemikerin und freie Wissenschaftsjournalistin.<h2 type="main">Pflanzenforschung: Matthias Erb und sein Team</h2>Matthias Erb hat an der ETH Zürich und dem Imperial College London Agrarwissenschaften studiert. Seine Dissertation schloss er im Jahr 2009 an der Universität Neuenburg in der Schweiz ab. Bis 2011 forschte er dort als Postdoc. Anschließend war er Gruppenleiter am Max-Planck-Institut für Chemische Ökologie in Jena, bis er 2014 als Professor ans Institut für Pflanzenwissenschaften der Universität Bern berufen wurde.Erbs Gruppe untersucht, wie Pflanzen Duftstoffe benachbarter Gewächse wahrnehmen und darauf reagieren. Die meisten Experimente führen die Forschenden mit Mais durch. Um die pflanzlichen Ausdünstungen zu analysieren, nutzen sie die Protontransferreaktions-Time-of-Flight-Massenspektrometrie (PTR-TOF-MS). Zusammen mit dem Schweizer Gerätehersteller Tofwerk hat Erbs Team ein PTR-TOF-MS-System entwickelt, das Luft an der Blattoberfläche mit einem ausfahrbaren Rüssel einsaugt und in Echtzeit analysiert. Dieses Jahr soll das Gerät erstmals im Außengelände zum Einsatz kommen. Erb, der neben seiner wissenschaftlichen Tätigkeit den Bauernhof der Familie leitet, möchte seine Erkenntnisse für die Landwirtschaft nutzbar machen. Pflanzenversuche unter realen Bedingungen sind für ihn daher ebenso wichtig wie grundlegende Laborstudien.

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„Die Falle der Vermenschlichung“

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Warum Gründungen scheitern: die FinanzenOft geht bei Gründungen das Geld aus und der Grund für das Scheitern liegt auf dem Weg dahin. Viele unerfahrene Gründer:innen glauben, dass mit einer oder zwei Millionen Euro aus einer Finanzierungsrunde gewissermaßen unendliche Ressourcen verfügbar sind. Dann werden Designermöbel für das neue Büro angeschafft, wie ich es selbst bei einer meiner ersten Ausgründungen erlebt habe, oder ähnlich unnötige Dinge. Leider war ich damals zu unerfahren, um dieses Alarmsignal richtig zu interpretieren.Das Geld geht nämlich meistens deutlich schneller zu Neige als gedacht – trotz Finanz- und Liquiditätsplanung. Ich kenne kaum ein Start-up, das die eigene Umsatzplanung erfüllt oder sogar übertrifft. In den allermeisten Fällen ist der Umsatz in den ersten Jahren niedriger als geplant.Daher sollten Gründer:innen von Anfang an sparsam mit den Finanzmitteln umgehen. Besonders teuer sind etwa Laborausstattung und Geräte. Allerdings gibt es Varianten, die Kosten sparen: Geräte gemeinsam anschaffen und nutzen, mieten, leasen oder gebrauchte Geräte kaufen.Tückisch sind Personalkosten, besonders im Zusammenhang mit Förderzusagen. Aufgrund einer Förderung wird Personal eingestellt, weil es für die Personalkosten Geld gibt. Wegen des Eigenanteils verbrennen Start-ups allerdings auch in erheblichem Umfang eigenes Geld.Schnell geraten Gründer:innen in einen Konflikt zwischen der Planung der Fördergelder und der Liquiditätsplanung. Ohne ausreichende Umsätze führt das schnell zur Insolvenz. Denn die Zeiten, in denen Gelder von Investor:innen einen Liquiditätsengpass beheben, sind vorbei. Wer investiert, erwartet bereits beim Einstieg signifikante Umsätze oder sogar den Break-even – also dass der Umsatz mindestens so hoch ist wie die Kosten.Sobald sich eine kritische finanzielle Situation abzeichnet, heißt es schnell reagieren: Kosten runter und neue Finanzmittel akquirieren. Werden die Kosten gesenkt, steigt auch die Wahrscheinlichkeit, dass bisherige Gesellschafter:innen weiteres Geld beisteuern.

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