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Verletzte maiswurzeln senden chemischen hilferuf aus

pressemitteilung vom 7. April 2005

Wissenschaftlern der Universität Neuenburg ist ein entscheidender Schritt im Kampf gegen den Westlichen Maiswurzelbohrer (Diabrotica virgifera virgifera) gelungen. Die Larven dieses Insekts fressen an den Wurzeln von Mais und verursachen dadurch in den USA und inzwischen auch in Europa beachtliche Schäden. Die Wurzeln schützen sich, indem sie einen Geruchsstoff absondern, welcher die Feinde der schädlichen Larven anlockt. Diese Erkenntnisse sind Teil einer Studie*, die im Rahmen des Nationalen Forschungsschwerpunkts (NFS) Plant Survival realisiert wurde und heute in der renommierten Zeitschrift Nature" veröffentlicht wird.

Was gibt es Normaleres, als um Hilfe zu rufen, wenn man angegriffen wird. Genau dies macht Mais, sobald er von Insekten angefressen wird. Die Pflanze setzt Geruchsstoffe frei, um so die natürlichen Feinde ihrer Schädlinge anzulocken und sich dadurch zu schützen. Diese Locksubstanzen sind bereits länger im Zusammenhang mit der Abwehr von oberirdisch lebenden pflanzenfressenden Insekten bekannt. Doch was geschieht unter der Erde, dort wo der gefürchtete Maiswurzelbohrer sein Unwesen treibt? Dieser Frage ist Ted Turlings, Forschungsdirektor an der Universität Neuenburg, nachgegangen. Zusammen mit seinem Team hat er eine Studie durchgeführt, an der auch das Max-Planck-Institut für chemische Ökologie in Jena (Deutschland) und das CABI Bioscience Switzerland Centre in Delémont beteiligt waren.

Mit Unterstützung des NFS Plant Survival konnten Ted Turlings und seine Kollegen eine Substanz identifizieren, die Fadenwürmer, sogenannte Nematoden anlockt. Diese Entdeckung hat weitreichenden Folgen, da die winzigen Würmer die unerwünschten Larven des Maiswurzelbohrers befallen und töten und somit die Pflanze von ihrem Schädling befreien. Die grosse Leistung des Neuenburger Teams war es, die im Boden flüchtige Substanz zu isolieren: Eine Weltpremiere! Das Schockgefrieren der Wurzeln in flüssigem Stickstoff ermöglichte es den Forschern, diese zu pulverisieren und anschliessend die Duftmoleküle zu analysieren. Schliesslich gelang es durch den Vergleich von befallenen und unversehrten Wurzeln, das Duftsignal zu identifizieren, welches für das Anlocken der Nemotoden verantwortlich ist. Es handelt sich dabei um eine Substanz auf der Basis von sogenanntem Caryophyllen.

Die Versuche, die im Rahmen der Dissertation von Sergio Rasmann durchgeführt wurden, haben aber noch zu einer weiteren bedeutenden Erkenntnis geführt: Sie zeigten, dass in den USA angebaute Maissorten, wenn sie vom Maiswurzelbohrer angegriffen werden, kein Duftsignal abgeben. In Nordamerika ist die Fähigkeit zur Produktion von Caryophyllen sehr wahrscheinlich im Laufe des Selektionsprozesses verlorengegangen", erklärt Ted Turlings. Der Mais, der heute in diesen Regionen angebaut wird, ist deshalb nicht mehr in der Lage, dem Angriff der schädlichen Insekten auf diesem Weg zu begegnen."

Um herauszufinden, wie genau die Nematoden durch das Duftsignal zu den Schädlingen gelockt werden, führten die Forscher Feldversuche in einer Forschungsstation des CABI in Ungarn durch. Die Wahl des Versuchsstandorts geschah nicht zufällig, denn der Maiswurzelbohrer tauchte in Europa erstmals zu Beginn der 1990er Jahre in Bosnien auf. Er stammt nachweislich aus Nordamerika und wurde während des Kriegs in Ex-Jugoslawien offensichtlich an Bord eines Flugzeugs eingeschleppt. In der Folge hat sich das Insekt nach und nach im ganzen Balkan ausgebreitet und wurde auch im Umkreis vieler europäischer Flughäfen nachgewiesen. In der Schweiz ist bislang nur das Tessin betroffen. Um die restliche Schweiz vor dem Schädling zu schützen, sind Feldversuche, welche die Freisetzung des Maiswurzelbohrers beinhalten, hier momentan nicht durchführbar.

Die Versuche in Ungarn waren erfolgreich und über die Resultate kann sich Ted Turlings nur freuen: Unsere Arbeit eröffnet Perspektiven auf dem Gebiet der biologischen Schädlingsbekämpfung. Man kann sich vorstellen, dass künftig Maissorten angebaut werden, welche die Lockstoffe in genau den Konzentrationen absondern, die nötig sind, um die Wirksamkeit der Nematoden zu verstärken. Dies könnte auch die Basis einer Bekämpfungsmethode darstellen, die, im Gegensatz zu den heute üblichen, ohne Pestizide auskommt." Fortschritte dieser Art könnten es Landwirten auch erlauben, ihre Kosten zu senken. In den USA belaufen sich die Ausgaben für die Bekämpfung des Maiswurzelbohrers mit Pestiziden auf mehr als eine Milliarde Dollar pro Jahr!

*Recruitment of entomopathogenic nematodes by insect-damaged maize roots

Sergio Rasmann, Tobias G. Köllner, Joerg Degenhardt, Ivan Hiltpold, Stefan Toepfer, Ulrich Kuhlmann, Jonathan Gershenzon & Ted C. J. Turlings

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