Foto: Nowlan Freese / Max-Planck-Institut für chemische Ökologie

Warum ein gefährlicher Bioinvasor mit Würmern nicht zu stoppen ist

2. Dezember 2017, 14:35

Der Maiswurzelbohrer trickst Abwehrmechanismus der Maispflanze aus

Jena – Der Maiswurzelbohrer ist ein kleiner Blattkäfer, der ursprünglich in Zentralamerika beheimatet war. Im 19. Jahrhundert gelangte er mit dem Maisanbau nach Nordamerika, Europa sucht er seit den 1990er-Jahren heim. Bisher ließ sich sein Vormarsch nicht stoppen. Hauptsächlich versucht man dem Maisschädling, der teilweise 90 Prozent einer Ernte durch Wurzelfraß vernichten kann, mit Insektiziden beizukommen. Versuche, dem Käfer biologisch mit Hilfe von insektenpathogenen Fadenwürmern zu Leibe zu rücken, schlugen bisher fehlt – und nun weiß man auch warum.

Der Westliche Maiswurzelbohrer ist ein verheerender Maisschädling, der inzwischen europaweit verbreitet ist. Auch in diesem Jahr hat das Schädlings-Monitoring in Deutschland und Österreich ergeben, dass sich die Zahl der gefangenen Käfer im Vergleich zum Vorjahr vervielfacht hat. In Nordamerika richtet er nach Behördenschätzungen mittlerweile jährlich Schäden in Milliardenhöhe an.

Gifte unschädlich machen

Maispflanzen speichern in ihren Wurzeln bestimmte Abwehrstoffe, sogenannte Benzoxazinoide, in einer ungiftigen Form. Wenn Schädlinge eine Pflanze befallen, werden diese Moleküle so abgebaut, dass chemische Verbindungen entstehen, die für die meisten Insekten giftig sind. Ein Team um Wissenschafter aus Bern und Jena konnten nun zeigen, dass der Maiswurzelbohrer durch das Hinzufügen eines Zuckermoleküls an ein Benzoxazinoid-Abbauprodukt verhindert, dass Giftstoffe gebildet werden.

"Larven des Maiswurzelbohrers geben diese neue Verbindung direkt ab, um Nematoden, die als natürliche Antagonisten gegen die Schädlinge eingesetzt werden, abzuwehren. Außerdem speichern die Käferlarven die ungiftige Form eines weiteren Benzoxazinoids, um es zum Schutz vor angreifenden Nematoden selbst in einen giftigen Abwehrstoff umzuwandeln", erläutert die Erstautorin und Leiterin der Studie Christelle Robert, die das Projekt am Max-Planck-Institut für chemische Ökologie in Jena initiierte und an der Universität Bern fortsetzte. Der Schädling wandelt die pflanzliche Abwehr somit doppelt für seinen eigenen Schutz um.

Fehlgeschlagene Bioabwehr

Die biologische Schädlingsbekämpfung mit Nematoden (Fadenwürmern) schien einmal vielversprechend, nachdem frühere Studien darauf hinwiesen, dass der Mais über seine Wurzeln den Botenstoff (E)-beta-Caryophyllen abgibt, um nützliche Nematoden anzulocken. Solche entomopathogenen Fadenwürmer im Boden, wie der Nützling Heterorhabditis bacteriophora, haben das Potenzial, in wurzelschädigende Käferlarven einzudringen. Mit Hilfe eines symbiotischen Bakteriums, das die Nematoden in den Larven absondern, werden die Wurzelschädlinge abgetötet und die Nematoden vermehren sich in den Kadavern ihrer Wirte. Der Maiswurzelbohrer sollte so wirksam biologisch bekämpft werden.

Leider konnten die Nematoden Maiswurzelbohrer-Populationen nicht in dem erhofften Ausmaß vermindern, auch wenn zunächst unklar war, warum dies der Fall war. Dank der neuen Studie können die Forscher nun aber diagnostizieren, warum die Bekämpfung mit Nützlingen nicht funktioniert. Der Schädling ist mit den Abwehrstoffen der Pflanze einfach zu gut geschützt.

Auch ein weiterer Ansatz, der aus früheren Untersuchungen abgeleitet wurde, nämlich die Züchtung von Maissorten, die mehr Benzoxazinoide für ihre Verteidigung produzieren, ist aufgrund der neuen Erkenntnisse wenig sinnvoll, im Gegenteil: Da der Maiswurzelbohrer unempfindlich gegen die Abwehrstoffe ist und sie sogar nutzt, um resistent gegen die Nematoden zu werden, würden solche Maispflanzen das Problem noch verschlimmern. (red, 2.12.2017)