Forschung

PROJEKTE

VERHALTEN UND SYMBIOSE VON INSEKTEN

Aktuelle Projekte

Funktionen mikrobieller Symbionten bei pilzezüchtenden Käfern

Fruchtkörper eines Raffaella Ambrosiapilzes unter dem REM Mikroskops (1000× Vergrößerung). © Peter Biedermann
Schimmelpilz unter dem REM Mikroskop. © Universitätsklinikum Jena

Ambrosiakäfer wie der Kleine Holzbohrer Xyleborinus saxesenii leben in selbstgebauten Gängen in Holz. An den Wänden der Tunnels und Kammern bauen sie ihre Pilzgärten an. Diese Gärten werden von zwei Nahrungspilzen dominiert, aber auch andere Mikroben wachsen dort. Einige Schimmelpilze scheinen parasitär zu sein und haben negative Auswirkungen auf die Anzahl der Nachkommen der Käfer. In diesem Projekt erforschen wir die Faktoren, die die Zusammenstellung der mikrobiellen Gemeinschaft in den Käfernestern beeinflussen, und wir möchten herausfinden, welche Mechanismen die Käfer anwenden, um ihre Nahrungspilze anzubauen.

In einem ersten Schritt identifizieren wir die Mikrobengemeinschaft, die mit zwei einheimischen Ambrosiakäfer-Arten assoziiert sind: dem Kleinen Holzbohrer X. saxesenii und dem Schwarzen Nutzholzborkenkäfer Xylosandrus germanus. Wir untersuchen die Reihenfolge, in der verschiedene Mikroben in den Nestern zu finden sind. Anschließend testen wir, wie diese Mikroben miteinander interagieren. Hierfür wenden wir modernste molekulare und bildgebende Techniken an (z.B. next-generation sequencing, SEM, FISH).

Vorhergehende Studien haben Hinweise geliefert, dass Käfer der Art X. saxesenii beeinflussen können, welche Pilze in ihren Nestern wachsen. Und zwar auf zwei verschiedene Arten: erstens, indem sie die Verbreitung von Schimmelpilzen unterdrücken und zweitens, indem sie das Wachstum ihrer Nahrungspilze steigern und anregen, dass diese Fruchtkörper produzieren. Nur in Anwesenheit der Käfer können die Pilze Fruchtkörper, so genannte Conidien, bilden. Die Mechanismen, die diesen Effekten zu Grunde liegen, werden in diesem Projekt ebenfalls untersucht. Vorläufige Ergebnisse weisen darauf hin, dass die Käfer hierfür weitere Symbionten „nutzen“. Diese stellen also zusätzliche mutualistische Partner in diesem System dar,  neben den Käfern und ihren Nahrungspilzen.

Am Projekt beteiligte Personen:

Pamela Baumann
(Bachelor- und Internship-Projekt)

Maximilian Lehenberger
(Master und PhD Projekt)

Zusammenarbeit mit:

Dan Vanderpool
Microbial genomics and symbiosis, Univ. of Montana, US

Miroslav Kolarik
Institute of Microbiology, Czech Academy of Science, Prague, CZ 

Soziale Immunität bei Ambrosiakäfern und chemische Erkennung der Pilzsymbionten

Adulte Käfer der Art X. saxesenii in ihrem Nest. © Gernot Kunz

In komplexen Insektengemeinschaften leben die verschiedenen Individuen in großer räumlicher Nähe und sind nah miteinander verwandt. Diese beiden Faktoren sollten eigentlich dazu führen, dass sich Parasiten schnell verbreiten. Zugleich fördern sie aber auch die Evolution sozialer Verhaltensweisen. Und diese können wiederum helfen, Parasiten zu bekämpfen (neben chemischen Abwehrmechanismen). Im ersten Teil dieses Projekts untersuchen wir die sozialen Abwehrmechanismen beim Ambrosiakäfer Xyleborinus saxesenii. Hierfür setzen wir Käfer experimentell pathogenen Mikroorganismen aus, vor allem Schimmelpilzen. Erste Ergebnisse zeigen, dass die Käfer in dieser Situation vermehrt Hygieneverhalten zeigen, also zum Beispiel sich selbst oder andere Käfer putzen, wodurch sie vermutlich den Parasitenbefall auf ihren Körperoberflächen vermindern. Außerdem gibt es mehr Kannibalismus, wodurch von Schimmel befallene Individuen beseitigt werden. Solche kollektiven Pathogen-Abwehrmechanismen (soziale Immunität) waren bisher bei Käfern nicht bekannt.

Im zweiten Teil dieses Projekts testen wir, ob die Käfer sich über den Geruchssinn (olfaktorisch) orientieren, wenn sie einen neuen Lebensraum suchen, also einen kürzlich abgestorbenen Baum mit spezifischen chemischen Merkmalen. In einem Pilotversuch haben wir herausgefunden, dass die Käfer von zwei Gerüchen angezogen werden: von flüchtigen Stoffen jener Pilze, die am häufigsten als mutualistischen Symbionten in ihren Nestern vorkommen, sowie von Ethanol, das bei Zersetzungsprozessen entsteht und daher von frisch abgestorbenen Bäumen verströmt wird. Das weist darauf hin, dass die Käfer olfaktorische Hinweise nutzen um neue Nistplätze zu finden. Einerseits sind dies Hinweise darauf, dass Artgenossen bereits erfolgreich Pilzgärten in diesem Baum angelegt haben, andererseits gibt das Ethanol einen Hinweis auf den Zustand des Wirtsbaumes. Überraschenderweise fanden wir keinen abschreckenden Effekt flüchtiger Stoffe, die von pathogenen (krankmachenden) Pilzen produziert werden.

Beteiligte Personen:

Jon Andreja Nuotclà
(MSc and PhD-Projekt)
Dep. Behavioural Ecology, University of Bern, CH

Janina Diehl
(PhD-Projekt)

Zusammenarbeit mit:

Prof Michael Taborsky
Dep. Behaviour Ecology, University of Bern, CH

Gerrit Holighaus
Dep Forest Zoology, University of Göttingen, DE

Dineshkumar Kandasamy,
Dep Biochemistry, MPI-CE, DE

Prof Marko Rohlfs
Dep. Population Ecology, University of Bremen, DE

Yeganeh Gharabigloozare
Dep. Biochemistry, MPI-CE, DE

Weiterführende Literatur:

Nuotclà (2015): Master thesis.
Vom Autor auf Anfrage erhältlich.

Diversität der Pilzsymbionten von Ambrosiakäfern

Laborkultur des Ambrosia-Pilzes. © Peter Biedermann

Ambrosiakäfer leben in Tunnelsystemen (‚Gallerien‘) im Holz kürzlich abgestorbener oder absterbender Bäume. An den Tunnelwänden pflanzen sie verschiedene Pilze an. Die genaue Zusammensetzung dieser Pilzgemeinschaften ist kaum untersucht, es ist jedoch bekannt, dass die Pilzgärten von bestimmten Arten der Ambrosiapilze dominiert werden. Diese Arten findet man ausschließlich in den Käfernestern. Ambrosiapilze sind Schlauchpilze und gehören zu den Gattungen Raffaelea (Sordariomycetidae), Ambrosiella (Ceratocystidaceae) oder Fusarium (Hypocreales). Sie produzieren geschwollene Hyphen, die den Käfern als alleinige Nahrungsquelle dienen. Es ist bekannt, dass die Pilze sich asexuell vermehren; ob zudem auch sexuelle Fortpflanzung stattfindet wurde jedoch noch nie untersucht. Wenn die Weibchen ihre Geburtsnester verlassen und neue Bäume besiedeln, tragen sie asexuelle Sporen in ihre neuen Nester. Diesen Mechanismus nennt man vertikale Übertragung. Es ist jedoch nicht endgültig geklärt, ob auch eine Übertragung zwischen bereits bestehenden Nestern (horizontale Übertragung) möglich ist.

Wenn sich die Pilze nur asexuell vermehren würden, und wenn die vertikale Übertragung der einzige Weg wäre, auf dem Sporen neue Nester erreichen könnten, würde dies zu einer geringen genetischen Vielfalt der Pilze zwischen verschiedenen Käferpopulationen führen. In diesem Projekt bestimmen wir die genetische Vielfalt der Pilze von Käferpopulationen aus ganz Zentraleuropa. Das Ziel ist, die Diversität der Ambrosiella oder Raffaelea Genotypen zwischen und innerhalb der Käferpopulationen zu bestimmen. Unsere Ergebnisse werden helfen, zu verstehen, wie häufig symbiotische Pilze horizontal zwischen Nestern ausgetauscht werden, und Aufschluss über das Auftreten und die Häufigkeit der sexuellen Vermehrung der Pilze geben. Zusätzlich werden wir in Zusammenarbeit mit T. Harrington neue Pilzarten identifizieren.

Beteiligte Personen:

Janina Diehl
(PhD Projekt)

Zusammenarbeit mit:

Prof Tom Harrington
Department of Plant Pathology, Iowa State University, US

Interaktionen zwischen heimischen und eingeschleppten Ambrosiakäfern

Im Labor gezüchtete Ambrosiakäfer in künstlichen Nestern in Glasröhrchen. © Peter Biedermann

Die internationale Verschleppung von nicht-einheimischen Waldinsekten stellt eine ernsthafte Bedrohung für Wälder weltweit dar. Borken- und Ambrosiakäfer (Curculionidae: Scolytinae) werden sehr häufig verschleppt, unter anderem da sie sehr leicht in Holzprodukten und Verpackungsmaterial transportiert werden. Mit dem stetigen Anstieg des internationalen Handels steigt somit auch das Risiko, diese Organismen einzuführen. Für Wissenschaftler und Forstwirte ist es aber auch wichtig, zu verstehen, warum Borken- und Ambrosiakäfer sich so leicht in Lebensräumen außerhalb ihrer natürlichen Verbreitungsgebiete ansiedeln, nachdem sie dorthin verschleppt wurden. Ziel dieses Forschungsgebietes ist es, Strategien zu entwickeln, um die Gefährdung zu beurteilen und die Ausbreitung nicht-einheimischer Arten durch gezieltes Management zu unterbinden.

In diesem Projekt wollen wir abschätzen, welchen Effekt nicht-einheimische Ambrosiakäferarten auf einheimische Arten haben können. Hierfür testen wir die Konkurrenzfähigkeit eines natürlich vorkommenden Ambrosiakäfers gegen die einer nicht-einheimischen Art, indem beide gemeinsam in einem künstlichen Medium aufgezogen werden. Um weiterhin zu testen, welche Rolle die symbiontischen Pilze für die Konkurrenzfähigkeit der verschiedenen Käferarten spielen, testen wir jene Pilze, die hauptsächlich mit den beiden Käferarten assoziiert sind, auf Nährmedium (Agar) gegeneinander.

Studienleiter:

Davide Rassati,
DAFNAE-Entomology, University of Padova, IT

Vergangene Projekte

Symbionten der parasitären Dendroctonus-Borkenkäfer

Verschiedene Symbionten werden im Labor gezüchtet. © Jürgen Lösel

Borkenkäfer (Curculionidae: Scolytinae) der Gattung Dendroctonus leben in Symbiose mit Pilzen. In der Forschung sind sie häufig genutzte Modellorganismen für Untersuchungen von Symbiosen bei Insekten. Der Grund hierfür ist einerseits, dass sie eine große Bandbreite ökologischer Nischen besetzen, und andererseits, dass sie eine große wirtschaftliche Bedeutung haben. Es gibt aggressive Arten, die die Bäume, die sie bewohnen, töten, und andere, die gestresste oder bereits tote Bäume bevölkern. Eine dritte Gruppe der Dendroctonus-Arten entwickelt sich in lebenden Bäumen ohne diese zu töten, lebt also parasitär. Diese dritte Gruppe ist bisher kaum erforscht, jedoch sehr interessant, da sich die Wirte, im Gegensatz zu toten Bäumen, unaufhörlich wehren. Es ist bisher nicht bekannt, wie die Käfer die Abwehrmechanismen der Bäume überwinden.

Daher verbünden sich die Käfer mit besonderen bakteriellen und Pilzmikroorganismen, die ihnen dabei helfen, die Abwehrmechanismen der Bäume zu überwinden. In dieser Studie wenden wir ergänzende Kultur-abhängige und –unabhängige Methoden an, um eine erste umfassende Übersicht über die bakteriellen und Pilzsymbionten der parasitären Käfer D. micansD. punctatus, and D. valens zu geben.

Wir vergleichen zudem ihre mikrobiellen Gemeinschaften mit denen anderer baumbewohnender Insekten. Unsere ersten Ergebnisse zeigen, dass viele Bakterien und Hefen in allen drei Arten in den verschiedenen Entwicklungsstadien vorkommen, vor allem stickstoffbindende und entgiftende Mikroorganismen. Unsere Studie wirft ein neues Licht auf die Symbionten der Borkenkäfer und wird dazu beitragen, zu verstehen, welche Bedeutung Symbiosen für verschiedene Insekten mit unterschiedlicher Lebensweise haben.

Beteiligte Personen:

Loic Dohet
(PhD-Projekt)
Biological Control and Spatial Ecology Lab (LUBIES), Université Libre de Bruxelles, BE

Zusammenarbeit mit:

Jean-Claude Gregoire
Biological Control and Spatial Ecology Lab (LUBIES), Université Libre de Bruxelles, BE

Soziales Verhalten der Kaffeekirschenkäfer

Ein Kaffekirschenkäfer auf einer Kaffebohne. © Peggy Grebb / USDA-ARS

Der Kaffeekirschenkäfer (Hypothenemus hampei) ist der Hauptschädling des Kaffees und verursacht immense Ernteausfälle in kaffeeproduzierenden Ländern weltweit. Wenn wir mögliche Methoden der Biokontrolle dieser Arte bewerten wollen, müssen wir zuerst ihren Lebenszyklus und ihr Verhalten besser verstehen sowie die Rolle von möglichen Gegenspielern (Käfer-Pathogenen). Der Käfer verbringt einen Großteil seines Lebenszyklus in einer Kaffeekirsche. Um das Verhalten des Kaffeekirschenkäfers aufzuklären, haben wir eine Methode entwickelt, diesen Lebensraum im Labor nachzustellen. Zu diesem Zweck haben wir künstliche Nahrung zwischen zwei Glasplatten platziert („diet sandwich“). Diese Konstruktion ermöglicht es uns, die Käfer in ihren Nestern zu beobachten. Zurzeit bestimmen wir die Verhaltensweisen der Larven, Männchen und der befruchteten und unbefruchteten Weibchen. Besonders spannend ist die Frage, ob wir Zeichen einer sozialen Lebensweise finden werden. Ein Hinweis darauf wäre, wenn die erwachsenen Nachkommen nicht sofort ausflögen, sondern noch einige Zeit im mütterlichen Nest verbrächten („verzögerter Ausflug“). Ein direkter Nachweis wäre die Beobachtung, dass die Nachkommen sich in dieser Zeit an verschiedenen Aufgaben im Nest beteiligen (Kooperation) und bei der Aufzucht der Brut helfen. In einem Experiment injizieren wir mikrobielle Krankheitserreger (Pathogene, z.B. Beauveria bassiana) in das künstliche Nährmedium und testen, wie die Käfer darauf reagieren. So möchten wir herausfinden, ob natürliche Feinde als Biokontrolle dieses Schädlings eingesetzt werden können.

Studienleiter:

Fernando Vega,
US Department of Agriculture, Maryland, US

Weiterführende Literatur:

Vega et. al. (2016), J. Appl. Ecol.

Antworten von Pilz-Endophyten der Schwarzpappel auf Gallenblattläuse

Galle einer Pemphigus-Blattlaus auf Pappel. © S. Unsicker

Wenn Blattläuse der Gattung Pemphigus Schwarz-Pappeln befallen und Gallen in den Stielen der Blätter bilden, lösen sie damit große Veränderungen in der chemischen Abwehr der Bäume aus. In diesem Projekt bestimmen wir, wie diese chemischen Veränderungen die Gemeinschaft Pilze beeinflussen, die wiederum als Endosymbionten die Blätter besiedeln. Es handelt sich dabei um verschiedene Pilzarten, manche von ihnen sind krankeiterregend.

Wir sammeln Blattproben mit und ohne Blattläuse im Feld, bestimmen die chemische Abwehr der Blätter und kultivieren die Pilze dieser Proben. Zusätzlich untersuchen wir experimentell, wie die wichtigsten Pilzarten miteinander interagieren und wie sie die chemische Zusammensetzung der Blätter beeinflussen.

Zusammenarbeit mit:

Sybille Unsicker,
Dep. Biochemistry, MPI-CE

Interaktionen zwischen Disteln, endosymbiontischen Pilzen und pflanzenfressenden Käfern

Der Distelschildkäfer (Cassida rubiginosa)© Andrew Cannizzaro / Wikipedia / CC BY 2.0

Wie viele andere Pflanzen auch sind Disteln oft mit endosymbiontischen Pilzen infiziert, die in ihren Blättern wachsen. Die Pilze werden den Pflanzen eingeimpft, wenn Schildkäfer an ihnen fressen, da diese Pilzsporen übertragen.

In diesem Projekt untersuchten wir die Gemeinschaft endosymbiontischer Pilze in der Kohl-Kratzdistel Cirsium oleraceum und der Acker-Kratzdistel Cirsium arvense. Uns interessiert, ob es den Käfer Fitnessvorteile bringt, wenn sie von Blättern fressen, die mit dem Pilz infiziert sind. Hierfür führten wir Fütterungsexperimente mit dem Distelschildkäfer Cassida rubiginosa durch, den wir von infizierten und nicht-infizierten Blättern der Kohl-Kratzdistel fressen lassen.

Beteiligte Personen:

Margo Wisselink,
Laboratory of Genetics, Wageningen University, NL

Zusammenarbeit mit:

Prof Duur Aanen
Laboratory of Genetics, Wageningen University, NL

ANGEWANDTER WALDSCHUTZ

Entwicklung einer Anwendungsstrategie für SPLAT®Verb zum Populationsmanagement des Europäischen Fichtenborkenkäfers (Ips typographus) mit dem Anti-Aggregations-Pheromon Verbenon

© Tim Burzlaff

Ziel des Verblps-Projekts ist es, die Wirksamkeit des Einsatzes von SPLAT®Verb gegen die Aggregation und den Befall von Ips typographus zu testen. Während der Pheromonspender SPLAT®Verb in den Vereinigten Staaten bereits zur Bekämpfung und Eindämmung verschiedener Borkenkäferarten wie dem Bergkiefernkäfer (Dendroctonus ponderosae) eingesetzt wird, wurde seine Wirksamkeit für den europäischen Fichtenborkenkäfer Ips typographus noch nicht getestet.
SPLAT®Verb ist ein kommerziell hergestellter und umweltfreundlicher Pheromondispenser, der das Anti-Aggregations-Pheromon Verbenon kontrolliert im Feld freisetzt. Verbenon ist ein natürlich vorkommendes Anti-Aggregations-Pheromon, das von einer Vielzahl von Borkenkäferarten, darunter Ips typographus, verwendet wird.
Im Rahmen dieses Projekts soll die Wirksamkeit des Einsatzes von SPLAT®Verb gegen die Aggregation und den Befall von Ips typographus getestet werden. Der Wirkbereich, die Wirkungsdauer und die benötigten Mengen werden ermittelt, der Einsatz zum Flächenschutz untersucht und Anwendungsmöglichkeiten vorgestellt.
Diese Forschung ist ein gemeinsames Projekt des Lehrstuhls für Forstentomologie und Waldschutz und des Lehrstuhls für Ökosystemphysiologie der Universität Freiburg mit der Forstlichen Versuchs- und Forschungsanstalt Baden-Württemberg (FVA).

Am Projekt beteiligte Personen:

Tim Burzlaff

Tobias Frühbrodt

Helge Löcken

Gefördert durch:

FNR - Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V.

Borkenkäfer-Geräuschproduktion: Akustik des Europäischen Fichtenborkenkäfers Ips typographus

© Raluca Hedes

Passive akustische Techniken können eine ferngesteuerte, nicht invasive, automatisierte Alternative zu herkömmlichen Methoden für den Nachweis und die Überwachung schwer zugänglicher Arten darstellen. In jüngster Zeit wurden zufällige Geräusche, die von Holzbohrern erzeugt werden - wie z. B. die Geräusche, die bei der Nahrungsaufnahme oder bei der Bewegung durch Gänge entstehen - zur Früherkennung einiger Arten in importierten Holzverpackungen eingesetzt. Obwohl der Europäische Fichtenborkenkäfer Ips typographus eine Art von großem wirtschaftlichem Interesse ist, gibt es keine Literatur über seine Nebengeräusche.
Durch eine Reihe von Messungen mit dem Laboroszilloskop haben wir die Leistungsfähigkeit der derzeit verfügbaren akustischen Geräte zur Erkennung von Nebengeräuschen von Ips typographus untersucht. Darüber hinaus haben wir die Nebengeräusche von Larven, Puppen und erwachsenen Ips typographus beschrieben, indem wir Aufnahmen aus befallenen und unbefallenen Stämmen verglichen. Darüber hinaus wurde eine Reihe von Videoaufnahmen von künstlichen Plexiglas-Sandwiches gemacht, die mit larvalen, verpuppten und adulten Ips typographus befallen waren, um akustisch-visuelle Korrelationen zwischen den identifizierten Geräuschen und Bewegungen zu ermöglichen.
Unsere Messungen ergaben große Unterschiede zwischen den verglichenen Aufnahmen hinsichtlich der Empfindlichkeit und des Signal-Rausch-Verhältnisses, was die Bedeutung dieser beiden Parameter bei der Messung eines akustischen Signals mit geringer Amplitude, wie z.B. zufällige Borkenkäferlaute, verdeutlicht. Darüber hinaus stellten wir fest, dass die Laute von Ips typographus durch breitbandige, kurze, unregelmäßige Pulse zwischen 100 Hz und 22 kHz gekennzeichnet sind.
Unsere Ergebnisse können ein nützlicher Ausgangspunkt für künftige Untersuchungen der Akustik von Ips typographus sein und ein gutes Fundament für mögliche Anwendungen akustischer Technologien zur Früherkennung, Überwachung und Bewirtschaftung dieser Art bilden.

Am Projekt beteiligte Personen:

Raluca Hedes

Gefördert durch:

MLR BW, FVA-WS

Integration der Biodiversität zur Bewertung und Optimierung von Holzerntepraktiken

© Tim Burzlaff

Die Auswirkungen von Holzerntemaschinen auf die Bodenstruktur von Rückegassen sind relativ gut untersucht. Die Bodenverdichtung verändert die bodenphysikalischen Parameter, was zu einer Verringerung der Makroporosität des Bodens und zu einer Beeinträchtigung der Porenkontinuität führt. Dieser Prozess setzt eine Kette von Reaktionen in Gang, die den Gas- und Wasserhaushalt von Rückegassenböden und vermutlich auch ihre Artenzusammensetzung verändern. Der Kenntnisstand über die Auswirkungen des Schwerlastverkehrs auf die biologische Vielfalt lässt jedoch noch keine eindeutige Interpretation und Bewertung zu. Eine kombinierte Analyse von bodenphysikalischen, bodenökologischen und entomologischen Untersuchungen fehlt ebenso wie die Bestimmung der Standorteigenschaften, die die Auswirkungen des Verkehrs auf die Bodenorganismen vermitteln. Ziel unserer Studie ist es, auf der Grundlage dieser Zusammenhänge einen Bewertungsleitfaden für Waldbodenverdichtungen zu entwickeln, wobei mikrobielle, bodenfaunistische und entomologische Untersuchungen im Mittelpunkt dieser Entwicklungsarbeit stehen. Die offene Frage, der wir nachgehen wollen, ist also, wie sich der Grad der Bodenverdichtung auf die Biodiversität der Bodenorganismen auswirkt, wobei wir den Zusammenhang zwischen den abiotischen Indikatoren der Störungsintensität und der Anfälligkeit der biotischen Gemeinschaft für diesen Einfluss untersuchen.

Am Projekt beteiligte Personen:

Tim Burzlaff

Raluca Hedes

Zusammenarbeit mit:

Prof Friederike Lang, Chair of Soil Ecology, University of Freiburg 

Helmer Schack-Kirchner, Chair of Soil Ecology, University of Freiburg

Kenton Stutz, Chair of Soil Ecology, University of Freiburg

Gefördert durch:

BfN - Bundesamt für Naturschutz

Nahrungsqualität verschiedener Baumarten beim Reifungsfraß von adulten Waldmaikäfern (Melolontha hipposcastani)

Im Oberrheingebiet ergeben sich durch den Klimawandel massive Herausforderungen für die
Forstwirtschaft. Neben den Umweltveränderungen durch den Klimawandel wie Dürre und Hitze
stellen die dortigen Maikäfer-Populationen eine Dimension dar. Die potenziellen Veränderungen im
Baumartenspektrum sollen in Bezug auf das Risiko durch Maikäfer bewertet und in ein Species
Distribution Modelling (SDM) als Szenarien eingebunden werden. Dies ergibt sich aufgrund der
unterschiedlichen Nahrungsqualität für die Weibchen während ihres Reifungsfraßes an Blättern von
Laubbäumen, die sich auf die Eiproduktion und damit auf das Reproduktionspotenzial auswirkt.
Dabei sollen die Unterschiede zwischen heimischen und neuen alternativen Baumarten, die als
klimastabil erachtet werden, in zwei Wiederholungen experimentell herausgearbeitet werden.
Neben den etablierten Baumarten Roteiche, Traubeneiche und Winterlinde werden Flaumeiche,
Spitzahorn und die neophytische Spätblühende Traubenkirsche in den Fütterungsexperimenten
getestet.

Am Projekt beteiligte Personen:

Tim Burzlaff

Zusammenarbeit mit:

in Kooperation mit der FVA, Abteilung Waldschutz

WIRT-MIKROBIOM-INTERAKTIONEN

Die Rolle von Symbionten während der Käferentwicklung

Käfer als holometabole Organismen durchlaufen im Laufe ihres Lebens dramatische Entwicklungsveränderungen. Sie schlüpfen aus einem in Pflanzensubstrat gelegtem Ei, entwickeln sich durch eine Larvenphase, die sich durch schnelle Nahrungsaufnahme und Wachstum auszeichnet, durchlaufen während der Verpuppung eine intensive morphologische Modifikation, um sich weiter zu einem adulten Kaefer zu entwickeln, der das Nest verlässt und ein neues Nest gründet.

Wir wollen verstehen, welche Mikroorganismen in den verschiedenen Lebensstadien eine Rolle spielen, woher sie stammen (wurden sie aus der Umwelt aufgenommen oder vertikal von Generation zu Generation weitergegeben) und was sie Vorteile für die Käfer haben. Wir werden versuchen, dies durch eine Kombination aus molekularen Methoden (wer ist praesent und wie verändert sich die Mikrobengemeinschaft unter bestimmten Bedingungen?), Kultivierung (sie „in unseren Händen“ zu haben, gibt uns Möglichkeiten zu detaillierter Charakterisierung) und Experimenten unter sowohl kontrollierten Laborbedingungen als auch unter natürlichen Bedingungen zu studieren.

Am Projekt beteiligte Personen:

Vienna Kowallik

Studiensysteme:

Insbesondere, aber nicht beschränkt auf: Xyleborinus saxesenii, Xylosandrus germanus

Mikrobiom und Sozialität

Bei Rüsselkäfern, einschließlich Borkenkäfern, finden wir eine Vielzahl von Sozialsystemen, die von rein solitären (Pflanzen attackierende Rüsselkäfer) über Aggregation (einige Borken- und Ambrosiakäfer) ueber elterliche Fürsorge (alle Borken- und Ambrosiakäfer) bis hin zu alloparentaler Pflege und reproduktiver Arbeitsteilung (einige Ambrosia-Käfer) reichen. Eine Annahme ist, dass die soziale Evolution in einem positiven Feedback mit der Evolution von Pilzzucht (d.h. Management ekto-symbiotischer, mikrobieller Gemeinschaften) steht. Ob dies tatsächlich der Fall ist, muss noch bewiesen werden. Auch von anderen Insektengruppen wird angenommen, dass Sozialverhalten die Symbiose mit Mikroorganismen beeinflusst. Zum Beispiel beeinflussen soziale Interaktionen die Art wie Mikroben von Mutter auf Nachwuchs übertragen werden, was eventuell Auswirkungen auf die Koevolution zwischen dem Wirt und seinen Symbionten hat. Zugang zu unterschiedlichen, sozialen Käfersysteme zu haben, bietet uns die Möglichkeit, potenzielle „soziale“ Rollen von Symbionten in den Systemen zu untersuchen und zu verstehen.

Am Projekt beteiligte Personen:

Vienna Kowallik

Studiensysteme:

Verschiedene Borken- und Ambrosiakäfer für vergleichende Studien

Mikrobiomevolution

Organismen passen sich an ihre Umgebung an, was für Borkenkäfer besonders wichtig ist, da sie, um ihr Überleben zu sichern, die Abwehrmechanismen der Bäume überwinden müssen. Mikrobiome können als flexiblere „Erweiterung“ des genetischen Repertoires des Wirts angesehen werden. Im Allgemeinen kann die Fähigkeit der mikrobiellen Gemeinschaft, ihre Zusammensetzung, Genetik oder Genexpressionsmuster als Reaktion auf natürliche Selektion zu ändern, eine schnelle Akklimatisierung und Anpassung des Wirts an Umweltveränderungen forcieren. Dies kann möglicherweise eine Rolle beim Invasionserfolg einiger Borkenkäfer oder für die Populationsdynamik einiger aggressiver Borkenkäferarten spielen, wenn sie von toten zu lebenden Baumwirten wechseln. Daher wollen wir experimentell untersuchen, ob und wie sich Mikrobiome über mehrere Generationen hinweg unter bestimmten Selektionsfaktoren entwickeln und wie sich diese Veränderungen funktionell auf den Wirt auswirken.

Am Projekt beteiligte Personen:

Vienna Kowallik

Studiensysteme:

Insbesondere, aber nicht beschränkt auf: Xyleborinus saxesenii, Xylosandrus germanus, Ips typographus