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Grüne Selbstverteidigung: Kiefern ahnen feindliche Invasion voraus

Larve des Kieferschädlings <i>Diprion pini</i>
Pflanzen wehren sich gegen Fraßfeinde mit einer ganzen Reihe von Abwehrmaßnahmen: Sie schütten zum Beispiel ungenießbare Substanzen aus, sobald sie angeknabbert werden oder geben Lockstoffe ab, die die Feinde ihrer Feinde zu Hilfe rufen. Offenbar können Nadelhölzer sich aber sogar auf eine drohende Gefahr einstellen, bevor sie akut wird, berichten nun Monika Hilker von der Freien Universität Berlin und ihre Kollegen: Kiefern reagieren, wenn auf ihnen die Eier von Kiefernbuschhornblattwespen (Diprion pini) abgelegt werden – und wappnen sich für den Augenblick, an dem die schlüpfenden Forstschädlinge sich über die Kiefernnadeln hermachen werden.

Larven des Kieferschädlings Diprion pini | Der Forstschädling Diprion pini kann bei einem Massenbefall Nadelwälder massiv schädigen – hier lassen sich die Larven der Kiefernbuschhornblattwespen die Nadeln einer Kiefer schmecken. Der Baum wehrt sich allerdings: zunächst, indem er parasitoide Wespen herbeilockt, die die Eier des Schädlings töten, später dann wahrscheinlich mit sekundären Pflanzenstoffen, die die Entwicklung von D. pini erschweren.
Die Forscher haben dies herausgefunden, indem sie den Erfolg des Schädlings auf seinem Kieferwirt über einen längeren Zeitraum hinweg analysiert haben. Zu Beginn des Befalls legen Blattwespenweibchen mit ihrem spitzen Legestachel bis zu 100 Eier ins Innere der Kiefernnadeln. Bekannt war bereits, dass dies schnell erste Abwehrmaßnahmen des Baums nach sich zieht: Die Pflanze produziert vermehrt flüchtige Signalstoffe, die eine parasitoide Wespenart anlockt, einen Todfeind von D. pini. Die herbeigerufenen Parasitoide befallen nun die Eier der Kiefernbuschhornblattwespe und töten so den Nachwuchs des Forstschädlings. Ohne diese Verteidigung durch die herbeigerufenen Parasitoide leiden die Bäume stark, wenn die geschlüpften Blattwespenlarven die Kiefernnadeln in Massen überfallen.

Diprion-pini-Weibchen bei der Eiablage | Die erwachsenen Exemplare der Kiefernbuschhornblattwespen fressen keine Kiefernnaden mehr – ein Weibchen legt aber mit ihrem sklerotisierten Ovipositor bis zu 100 Eier in die Nadeln eines Baumes. Die betroffenen Kiefern reagieren darauf, indem sie den Eiparasitoiden Closterocerus ruforum mit flüchtigen Lockstoffen herbeirufen. Die Parasitoide befallen dann die Eier des Kieferschädlings und töten sie.
Offenbar sind aber die produzierten Parasitoid-Lockstoffe nicht die einzige Waffe der Nadelbäume gegen ihren Schädlingen, meinen nun Hilker und Co nach ihren Untersuchungen. Dies zeige sich daran, dass Pflanzen, die schon mit Eiern der Schadinsekten in direkten Kontakt gekommen sind, für die schlüpfenden Kiefernbuschhornblattwespen weniger gut bekömmlich sind: Auf ihnen entwickeln sich die gefräßigen Wespenlarven weniger schnell, zudem haben Weibchen, die auf ihnen groß geworden sind, später weniger eigenen Nachwuchs. Setzt man junge Larven dagegen auf einen Baum, der noch nie mit Blattwespeneiern konfrontiert war, so gedeihen die Schädlinge deutlich besser – und vermehren sich später erfolgreicher.

Offenbar lösen also schon die Eier der Wespen – nicht jedoch das einfache Anritzen der Nadeln – einen bislang übersehenen, langfristig wirksamen Verteidigungsmechanismus aus, schlussfolgern die Forscher. Noch ist allerdings nicht in allen Details geklärt, wie er genau funktioniert. Die Indizien legen nahe, dass bestimmte Enzyme in den Nadeln aktiv sind, welche die Kiefer für ihren Schädling weniger gut verdaulich machen: Hilker und Co konnten zeigen, dass Kiefern, auf die Kiefernbuschhornblattwespen Eier abgelegt haben, einen bestimmten Satz von Genen noch über einen auffällig langen Zeitraum nach der Eiablage aktiv halten. Diese Gene kodieren für Enzyme, die für die Terpensynthese der Pflanzen wichtig sind. Die unter Mithilfe der Enzyme produzierten Sesquiterpene könnten, so spekulieren die Forscher, den Pflanzen gut als präventiv produzierte Abwehrwaffen gegen die noch im Ei heranwachsenden Fraßschädlinge dienen. Nun möchten Hilker und Co gerne herausfinden, welche molekularen Mechanismen es den Bäumen ermöglichen, die abgelegten Eier des Feindes als das Signal wahrzunehmen, das dann dann die Verteidigungsmechanismen rechtzeitig ankurbelt. (jo)

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  • Quellen
Proc. R. Soc. B 10.1098/rspb.2011.0468, 2011

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