Bekannt ist das Phänomen schon lange. Bereits Plinius erwähnte in seiner "Historia naturalis" (1. Jhrdt v. Chr.) den hemmenden Einfluß von Walnußbäumen auf die Pflanzen ihrer Umgebung. Heute weiß man, daß der Walnußbaum über seine Blätter Juglon (ein Naphthochinon) ausscheidet. Der Regen spült das Juglon in den Boden, wo es das Wachstum anderer Pflanzen weitgehend unterdrückt.

Per Land- und Luftpost

In ariden Gebieten müssen die Pflanzen andere Möglichkeiten nutzen, um ihre allelopathischen Signale zu verbreiten. So kommunizieren zum Beispiel im Mittelmeerraum Salbei, Oregano oder Lavendel durch flüchtige Verbindungen wie ätherische Öle direkt mit anderen Pflanzen. Der intensive Duft der Macchia im Mittelmeerraum beruht auf dieser Art von "Luftpost".
Der Apfelbaum dagegen gibt seine chemischen Botenstoffe über die Wurzeln direkt in den Boden ab. Er synthetisiert zunächst unwirksames Phlorizin, das von der Mikroflora des Erdreichs in die aktiven Wirkformen wie Phloroglucin, Phloretin und phenolische Säuren umgewandelt wird. Diese Umwandlungsprodukte verhindern, daß Apfelkerne im "Einzugsgebiet" des Apfelbaumes auskeimen und zu Nährstoffkonkurrenten werden. Das erklärt auch das Phänomen der "Bodenmüdigkeit", also warum dort, wo ein Apfelbaum geschlagen wurde, kein anderer mehr gedeiht.

Selbstschutz inklusive

Wie kommt es, daß sich die Pflanzen mit ihren Giften nicht selbst schaden? Um sich zu schützen, bilden sie entweder wie der Apfelbaum ungiftige Vorläufermoleküle, die erst in der Außenwelt ihre Wirksamkeit erhalten. Die Substanzen können bei ihrem Aufenthalt im Boden mikrobiell aktiviert oder inaktiviert werden. Oder die Pflanzen speichern die schädlichen Substanzen gut "verpackt" in ihren Zellvakuolen, Ölbehältern oder Drüsenstrukturen und Milchröhren.

Mit Hilfe von Zellkultur-Modellen und Enzymextrakten machen sich die Forscher derzeit ein Bild davon, wie die allelopathischen Moleküle bei ihren Zielpflanzen wirken. Man vermutet heute, daß es zwei Hauptangriffspunkte gibt:
die Biosynthese-Regulation der pflanzlichen Hormone wie Gibbereline oder Indolessigsäure und die Zellmembranen sowie Membranen der Zellorganellen, deren Durchlässigkeit wichtig für den gesamten Energiemetabolismus der Pflanzen ist.
Inzwischen wird die Allelopathie in der Land- und Forstwirtschaft angewandt: Stören die allelopathischen Moleküle das Wachstum einer Nutzpflanze, so versucht man, diese Hemmung zu beseitigen. Werden zum Beispiel Sellerie und Salat nebeneinander angepflanzt, so bildet der Salat keinen Kopf aus. 1994 selektionierten Forscher der Universität Gainesville solche Salatsorten, die gegen die vom Sellerie in den Boden abgegebenen Substanzen resistent waren und ermöglichten damit die gemeinsame Kultur ohne Ertragsverluste.
Wirken die allelopathischen Moleküle dagegen toxisch auf Unkraut und steigern somit das Wachstum der Kulturpflanzen, gilt es, dieses Hemmpotential auszuschöpfen: Werden Mais und Soja zusammen angebaut, so wächst dazwischen viel weniger Unkraut als in einer Maismonokultur. Verantwortlich dafür sind Daidzein und Coumestrol, zwei von der Sojabohne abgegebene Substanzen. Mit diesen beiden, wie Sexualhormone wirkenden Stoffen beeinflussen manche Leguminosen die Fruchtbarkeit und damit die Vermehrungsrate ihrer Fraßfeinde. Daidzein spielt beim Menschen wahrscheinlich eine Rolle bei der Prävention bestimmter Krebsarten.

Vorreiter Indien

Der wirtschaftliche Nutzen, der sich aus dem herbiziden Potential einiger Pflanzen ergibt, wurde 1990 von Singh Joshi (Universität Delhi) untersucht. Indien hat große Probleme mit dem aus Mexiko eingeschleppten Karottenkraut (Parthenium hysterophorus). Dieses Unkraut wuchert auf Kosten zahlreicher Nutzpflanzen auf über 5 Millionen Hektar Anbaufläche. Mechanische und chemische Bekämpfungsmaßnahmen erwiesen sich als nutzlos. Joshi errechnete, daß das Karottenkraut durch den Anbau von Cassia sericea (einer Leguminose) in 4-5 Jahren zurückgedrängt werden könnte. Um die Forschungen auf diesem Gebiet zu unterstützen, wurde 1994 auf Initiative Indiens die Internationale Gesellschaft für Allelopathie gegründet.

Gegen Pilzbefall - und umgekehrt

Nicht nur die Pflanzen untereinander beeinflussen sich allelopathisch, auch eine Kommunikation zwischen Pflanzen und Mikroorganismen ist bekannt. Einige Gerstenarten synthetisieren Hordein, ein Prolamin. Damit beugt die Pflanze einem Befall mit dem pathogenen Pilz Drechslera teres vor. Vergleichbare Strategien verfolgen auch andere Nutzpflanzen wie z.B. der Reis. Über seine Wurzeln scheidet er verschiedene Aminosäuren aus, um eine Infektion mit Fusarien zu verhindern. Umgekehrt blockiert der Pilz Colleotrichum gloeosporoides auf allelopathischem Weg die Entwicklung einer Wickenart. In den USA ist mit "collego" ein entsprechendes Pilzpräparat im Handel, das die Wicke von Reis- und Sojafeldern fernhalten soll.

Potential noch lange nicht ausgeschöpft

Durch Züchtung könnte die Produktion allelopathischer Substanzen gesteigert werden. Des weiteren wäre es denkbar, daß gezielt Gene in Pflanzengenome eingebaut werden, die die Synthese allelopathischer Substanzen kodieren. Über eine Extraktion der allelopathischen Komponenten aus den Pflanzen könnten äußerst wirksame Herbizide gewonnen werden, die durch ihre gute Abbaubarkeit die Umwelt nicht belasten.

Die direkten positiven Wirkungen, die Pflanzen aufeinander ausüben, werden in der Allelopathie bisher kaum beachtet. In einem Ökosystem gibt es aber nicht nur den chemischen Krieg gegen unerwünschte Konkurrenten, sondern auch symbiontische Bündnisse und Arbeitsteilungen. Hier liegt noch ein breites Anwendungsfeld brach, das auch erhebliche ökonomische Potentiale birgt. Bislang wird dies im Grunde nur in Form von Mischkulturen genutzt - womit die Möglichkeiten der Allelopathie jedoch noch lange nicht ausgeschöpft sind.