Maiswurzelbohrer

Schädlinge mit ihren eigenen Waffen schlagen

Der Maiswurzelbohrer kann Pflanzenabwehrstoffe nutzen, um sich gegen seine natürlichen Fressfeinde, die Fadenwürmer, zu verteidigen. Diese können aber ihrerseits gegen diese Stoffe immun werden und so den Maiswurzelbohrer besser in Schach halten, wie Forschende der Universität Bern zeigen.

Der Maiswurzelbohrer ist weltweit einer der schlimmsten Maisschädlinge und verursacht auch hierzulande grosse Schäden. Maispflanzen speichern in ihren Wurzeln bestimmte Abwehrstoffe, sogenannte Benzoxazinoide. Für viele Schädlinge sind diese Stoffe giftig. Der Maiswurzelbohrer hat jedoch eine Strategie entwickelt, um diese Stoffe zu entgiften. Die Larven des Maiswurzelbohrers werden damit resistent gegen die pflanzeneigene Abwehr. Schlimmer noch – die Larven speichern die Benzoxazinoide in ihrem Körper und setzten sie wiederum zur Selbstverteidigung gegen ihre Fressfeinde, die Fadenwürmer (Nematoden) ein. Dass der Maiswurzelbohrer eine Abwehrstrategie gegen Nematoden gefunden hat, ist insbesondere deshalb von Bedeutung, weil diese Fadenwürmer in der Landwirtschaft zur biologischen Bekämpfung des Maiswurzelbohrers eingesetzt werden.

«Vor diesem Hintergrund stellten wir uns die Frage: Wenn Schädlinge wie der Maiswurzelbohrer immun gegen Pflanzenabwehrstoffe werden können, gelingt dieser Trick möglicherwiese auch bestimmten Nützlingen wie den Fadenwürmern?», erklärt Matthias Erb, Projektleiter und Professor für Biotische Interaktionen an der Universität Bern.

Die Forschenden verglichen Fadenwürmer aus Gebieten, die vom Maiswurzelbohrer befallen sind mit solchen aus nicht befallenen Gebieten rund um den Globus. «Wir stellten fest, dass Fadenwürmer aus den befallenen Gebieten resistent waren gegen die Pflanzenabwehrstoffe im Gegensatz zu den Fadenwürmern aus Gebieten, wo der Maiswurzelbohrer nicht vorkommt», sagt Xi Zhang, die als Doktorandin am Projekt mitgearbeitet hat. Im Labor konnten die Forschenden beobachten, dass Fadenwürmer, die dem Maiswurzelbohrer ausgesetzt waren, innerhalb von nur wenigen Generationen resistent gegen Pflanzenabwehrstoffe wurden.

Die Resultate der Studie, die im Journal PNAS publiziert wurden, sind insbesondere für die biologische Schädlingsbekämpfung relevant. «Nützlinge wie der Fadenwurm, die resistent gegen Pflanzenabwehrstoffe sind, können Schädlinge, die diese Stoffe aus der Pflanze aufnehmen, besser unter Kontrolle halten», erklärt Studien-Koautor Ricardo Machado. Diese Eigenschaft kann durch gezielte Selektion sehr schnell erworben werden und ist damit ein vielversprechendes Züchtungsziel. «Wir gehen davon aus, dass auch viele andere Nützlinge durch Resistenzzüchtung, welche sich auf Pflanzenabwehrstoffe konzentriert, verbessert werden können», so Machado.

In einem nächsten Schritt arbeiten die Forschenden daran, auch die symbiotischen Bakterien der Nematoden resistent gegen Benzoxazinoide zu machen und die so verbesserten Nützlinge im Feld gegen den Maiswurzelbohrer zu testen. «Dies ist der nächste Schritt, um unsere Forschung der landwirtschaftlichen Anwendung näherzubringen», so Machado.

Im Rahmen der Forschungskooperation «One Health» der Universität Bern untersuchen die Forschenden auch, wie sich Benzoxazinoide auf die Gesundheit von Tier und Mensch auswirken. «Die Integration unserer Erkenntnisse in die landwirtschaftliche Hauptnahrungskette ist eine hochspannende Aufgabe mit viel Potenzial», sagt Matthias Erb.