Borkenkäfer: Einfluss genetischer Variationen auf das Reproduktionspotenzial
Ein internationales Forscherteam unter der Leitung der Freien Universität Bozen und der Universität Göttingen hat genetische Unterschiede beim Buchdrucker (Ips typographus) identifiziert, die das unterschiedliche Überwinterungsverhalten und somit die Anzahl der Jahresgenerationen beeinflussen. Diese Erkenntnisse ermöglichen zukünftig eine präzisere Einschätzung des Risikos von Massenvermehrungen unter veränderten klimatischen Bedingungen.
Hintergrund und Bedeutung
Der Klimawandel stellt die europäische Forstwirtschaft vor erhebliche Herausforderungen, insbesondere durch den Befall des Buchdruckers, einer auf Fichten spezialisierten Borkenkäferart, die in den letzten Jahren erhebliche Schäden verursacht hat. Entscheidend für das Ausmaß der Schäden ist der sogenannte Voltinismus, also die Anzahl der Generationen, die ein Insekt innerhalb eines Jahres ausbilden kann. Das internationale Forschungsteam konnte erstmals die genetischen Grundlagen identifizieren, die diesen Unterschied erklären.
Untersuchungen zu Diapause-Typen und genetischen Unterschieden
Untersucht wurden verschiedene Diapause-Formen des Buchdruckers. Frühere Laborstudien zeigten, dass Populationen in nördlichen Regionen meist nur eine Generation pro Jahr bilden und anschließend in eine Winterruhe (Diapause) übergehen. Im Gegensatz dazu entwickeln Käfer in Mitteleuropa zwei oder sogar mehrere Generationen jährlich. Da pro Weibchen und Generation etwa 100 Nachkommen entstehen, führt dies zu einer exponentiellen Zunahme der Population. Unter optimalen Bedingungen kann ein Weibchen bis zu 60.000 Nachkommen pro Jahr hervorbringen, was das Schadenspotenzial erheblich steigert.
Methodik und Ergebnisse
- Das Team verglich das Erbgut von Buchdruckern aus Populationen mit unterschiedlichen Diapause-Mustern, basierend auf Daten aus Skandinavien und Mitteleuropa.
- Durch den Einsatz statistischer Verfahren und maschinellen Lernens konnten die Gene identifiziert werden, die für die Ausbildung mehrerer Generationen verantwortlich sind.
- Felduntersuchungen bestätigten die genetischen Unterschiede zwischen den Populationen: Nördliche Populationen weisen überwiegend den Ein-Generationen-Typ auf, während in Mitteleuropa mehrere Diapause- und Voltinismus-Typen koexistieren.
Implikationen für das Monitoring und die Forstwirtschaft
Die Studie liefert erstmals genetische Marker, die mit der Fähigkeit zur Mehrgenerationenbildung beim Buchdrucker verknüpft sind und somit das Risiko von Massenvermehrungen beeinflussen. Angesichts des Klimawandels könnten Populationen, die mehrere Generationen pro Jahr ausbilden, bei milderen Wintern und längeren Vegetationsperioden einen Selektionsvorteil erlangen. Derzeit ist jedoch noch unklar, wie stark sich die Populationszusammensetzung bereits verändert hat.
Zukünftige Forschungsarbeiten sollten untersuchen, wie sich das Vermehrungspotenzial des Buchdruckers unter klimatischen Veränderungen weiterentwickelt. Für Regionen wie Südtirol wäre es zudem von Interesse, die Verteilung der genetischen Typen in verschiedenen Höhenlagen zu analysieren, um Gebiete mit erhöhtem Risiko für Mehrgenerationenbefall zu identifizieren und deren Entwicklung bei steigenden Temperaturen zu verfolgen.
Die genetischen Marker könnten bestehende Modelle zur Bekämpfung des Borkenkäfers ergänzen, indem sie eine genauere Erfassung der Populationsdynamik ermöglichen und frühzeitig vor erhöhtem Risiko warnen. Eine direkte Bekämpfung des Buchdruckers ist durch diese Marker jedoch nicht möglich.
Publikation
Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Molecular Ecology unter dem Titel „Genomic predictors of diapause polymorphism in the bark beetle Ips typographus with implications for voltinism potential and outbreak dynamics“ veröffentlicht.
Kontakt
Prof. Hannes Schuler
Kompetenzzentrum für Pflanzengesundheit, Freie Universität Bozen
Email: Hannes.Schuler@unibz.it
Telefon: +39 0471 017648
