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Warum entwickeln manche Populationen des Buchdruckers nur eine Generation pro Jahr, während andere zwei oder sogar drei hervorbringen können? Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung der Freien Universität Bozen und der Universität Göttingen hat die genetischen Unterschiede identifiziert, die mit dem unterschiedlichen Überwinterungsverhalten des Buchdruckers zusammenhängen. Die Ergebnisse können künftig helfen, das Risiko von Massenvermehrungen unter veränderten Klimabedingungen besser einzuschätzen.
Der Borkenkäferbefall stellt Europas Forstwirtschaft infolge des Klimawandels vor massive Herausforderungen. Vor allem eine der bekanntesten Arten, der auf Fichten spezialisierte Buchdrucker (Ips typographus), hat in den vergangenen Jahren beträchtliche Schäden verursacht. Wie zerstörerisch die Schädlinge zu Werke gehen, hängt vor allem vom Voltinismus des Insekts ab, also von der Anzahl an Generationen, die innerhalb eines Jahres ausgebildet werden können. Welche Gene dafür konkret verantwortlich sind, hat ein internationales Team unter Führung der Freien Universität Bozen (unibz) und der Universität Göttingen entschlüsselt.
Darin wurden unterschiedliche Diapause-Typen der Käfer genauer untersucht. Wie bereits frühere Laborversuche gezeigt haben, bilden Käfer in nördlichen Populationen eine Generation aus und gehen dann in Diapause, also in die Winterruhe. „In Mitteleuropa bilden die Käfer dagegen zwei oder noch mehr Generationen innerhalb eines Jahres“, sagt der Forscher Luciano Palmieri vom Kompetenzzentrum für Pflanzengesundheit der Freien Universität Bozen. Da pro Weibchen und Generation etwa 100 neue Käfer geboren werden, steige die Zahl der Nachkommen über mehrere Generationen exponentiell. „Unter günstigen Umständen können pro Jahr auf ein Weibchen bis zu 60.000 Nachkommen kommen, was enorme Auswirkungen auf das Schadpotential des Käfers hat“, so Palmieri.
In Kooperation mit Forschenden der BOKU Wien, der Universität Göttingen, der Jagellonian University Krakau sowie der University of Colorado Denver (USA) verglich Luciano Palmieri das Erbgut von Buchdruckern aus Populationen mit unterschiedlichen Diapause-Typen. Grundlage waren unter anderem Daten aus früheren Versuchen mit Borkenkäferpopulationen aus Skandinavien und Mitteleuropa, die an der BOKU in Wien durchgeführt wurden. Mit statistischen Verfahren und Methoden des maschinellen Lernens konnte das Team schließlich die Gene entschlüsseln, die für die Ausbildung von mehreren Generationen ausschlaggebend sind. Untersuchungen an im Freiland gesammelten Tieren bestätigten die deutlichen Unterschiede zwischen den Populationen. Während in nördlichen Populationen vor allem der genetische Typ mit einer Generation pro Saison vorkommt, finden sich in Mitteleuropa unterschiedliche Diapause- und Voltinismus-Typen nebeneinander.
„Mit dieser Studie konnten wir erstmals die genetischen Merkmale entschlüsseln, die zur Bildung von mehreren Generationen beim Buchdrucker führen und somit das Risiko einer Massenvermehrung wesentlich beeinflussen“, sagt Prof. Martin Schebeck von der Universität Göttingen. Gerade vor dem Hintergrund des Klimawandels könnten die neuen genetischen Marker für das Borkenkäfer-Monitoring interessant werden. Das Forschungsteam geht davon aus, dass Populationen, die bei günstigen Bedingungen mehrere Generationen hervorbringen können, bei milderen Wintern und längeren Vegetationsperioden einen Vorteil haben könnten. Wie stark sich dadurch die Zusammensetzung der Borkenkäferpopulationen bereits verändert hat, ist allerdings noch offen.
Genau hier sollten künftige Forschungsprojekte ansetzen. Laut Prof. Hannes Schuler vom Kompetenzzentrum für Pflanzengesundheit der unibz liefert die Studie eine wichtige Grundlage, um zu untersuchen, wie sich das Vermehrungspotential dieses bedeutenden Forstschädlings unter dem Einfluss des Klimawandels verändert. Auch für Südtirol wäre es interessant zu untersuchen, wie sich die unterschiedlichen genetischen Typen auf verschiedene Höhenlagen verteilen. So ließe sich feststellen, wo Populationen mit dem Potenzial für mehrere Generationen besonders häufig vorkommen und wie sich dieses Verhältnis bei weiter steigenden Temperaturen verändert.
Die genetischen Marker könnten künftig bestehende Modelle zur Eindämmung des Borkenkäfers ergänzen. Direkt bekämpfen lässt sich der Buchdrucker damit zwar nicht, unterstreichen die Forschenden. Vielmehr geht es darum, ihre Populationsdynamik genauer zu erfassen und Risiken früher einschätzen zu können. Die Studie „Genomic predictors of diapause polymorphism in the bark beetle Ips typographus with implications for voltinism potential and outbreak dynamics“ wurde kürzlich in der Fachzeitschrift Molecular Ecology veröffentlicht.
Prof. Hannes Schuler
Hannes.Schuler@unibz.it
+39 0471 017648
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/mec.70532
Buchdrucker (Ips typographus) in einem Probenröhrchen.
Quelle: Lucas Leander Geiger
Copyright: unibz
Prof. Hannes Schuler
Quelle: unibz
Copyright: unibz
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten, Studierende, Wissenschaftler
Biologie, Tier / Land / Forst, Umwelt / Ökologie
überregional
Forschungsergebnisse, Forschungsprojekte
Deutsch
Buchdrucker (Ips typographus) in einem Probenröhrchen.
Quelle: Lucas Leander Geiger
Copyright: unibz
Prof. Hannes Schuler
Quelle: unibz
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