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28.07.09 Phytoplasmen regen Bildung von Insektenlockstoffen in Apfelbäumen an

Krankheitserreger ändern Geruch von Apfelbäumen, um Insekten-Taxi zu rufen

Wissenschaftler des Julius Kühn-Instituts zeigen, wie Phytoplasmen mit ihrem Wirt, dem Apfelbaum, und ihrem Überträger-Insekt, dem Sommerapfelblattsauger, interagieren.

Abb. 1: Ein mit Phytoplasmen infizierter Baum leidet unter Kleinfrüchtigkeit. Die Äpfel infizierter und nicht infizierter Bäume sind gegenübergestellt.
Quelle: Christoph Mayer, Julius Kühn-Institut

Die Manipulation und das Anlocken durch bestimmte Geruchsstoffe scheint ein alter Hut aus der Trickkiste von Mutter Natur zu sein. Dennoch verblüfft die Taktik des Krankheitserregers der Apfeltriebsucht, einem Bakterium ohne Zellwand namens Candidatus Phytoplasma mali. Phytoplasmen sind pflanzenpathogene Bakterien ohne Zellwand, die ähnlich wie Viren nur in lebendem Wirtsgewebe wachsen. Ihr eigener Stoffwechsel ist so stark reduziert, dass lebensnotwendige Bio-Moleküle aus den Wirtszellen importiert werden müssen. Sie sind auf Insekten als Transportmittel angewiesen und können allein keine Pflanzen infizieren. Mehr als 700 Pflanzenkrankheiten werden von Phytoplasmen verursacht.

Wie Wissenschaftler des Julius Kühn-Instituts (JKI) in Dossenheim nun herausgefunden haben, manipuliert der Erreger der Apfeltriebsucht den Geruch der infizierten Apfelbäume, um so eine ganz bestimmte Insektenart anzulocken. In einem kürzlich veröffentlichten Artikel berichten die Wissenschaftler, dass in Deutschland nur der Sommerapfelblattsauger, Cacopsylla picta, verantwortlich ist, das Bakterium zu übertragen und zu verbreiten.

β-Caryophyllen, [1R-(1R,4E,9S)]-4,11,11-Trimethyl-8-methylen-bicyclo[7.2.0]undec-4-en, CAS 87-44-5

"Im Verlauf der Evolution hat sich eine sehr spezielle Interaktion zwischen dem Apfeltriebsucht-Phytoplasma, seinem Wirt (dem Apfel) und seinem Überträger herausgebildet", sagt Dr. Jürgen Gross. Der Wissenschaftler vom Julius Kühn-Institut arbeitet mit seiner Arbeitsgruppe schon länger an Phytoplasmen, die die Apfeltriebsucht auslösen, und an deren Infektionswegen. So konnte er bereits 2005 zeigen, dass der Sommerapfelblattsauger auf bestimmte chemische Signale der Apfelbäume reagiert. "Dass die Phytoplasmen dazu beitragen, dass sich der Geruch der von ihnen infizierten Apfelbäume dahingehend ändert, dass sie attraktiver für bestimmte Stadien der Blattsauger werden, haben wir erst kürzlich in olfaktorischen Laborexperimenten nachgewiesen", so Gross.

Gaschromatographische Analysen der von den Apfelbäumen abgegebenen Duftstoffe ergaben, dass nur bei den mit Phytoplasmen infizierten Bäumen verstärkt β-Caryophyllen gebildet wurde. Junge Sommerapfelblattsauger bevorzugen diesen Geruch und fliegen infizierte Apfelbäume deshalb bevorzugt an. Damit hat das Bakterium sein Ziel erreicht. Es hat sich ein geeignetes Taxi gerufen, das ihn zum nächsten Apfelbaum bringen wird.

Abb. 2: Sommerapfelblattsauger, Cacopsylla picta, die die Phytoplasmen übertragen und so die Apfelbäume infizieren
Quelle: Christoph Mayer, Julius Kühn-Institut

In Labor- und Freilandexperimenten zur Thematik wurde ebenfalls untersucht, ob nicht auch eine andere bekannte Blattsaugerart zur Verbreitung der Apfeltriebsucht beiträgt. Diese Vermutung bestätigte sich nicht, da diese Blattsauger Weißdorn als bevorzugte Wirtspflanze zur Vermehrung nutzen und nur geringe Mengen des Bakteriums in sich tragen. Weißdorn wird durch das Bakterium nicht infiziert und stellt somit eine Sackgasse für die weitere Verbreitung dar.

"Jetzt, da wir bereits einige der Geruchspräferenzen der Überträgerinsekten kennen, können wir uns dieses Wissen zu Nutze machen, um zukünftig der Ausbreitung der Apfeltriebsucht vorzubeugen", erläutert Gross. Er und seine Mitarbeiter wollen nun vor dem Hintergrund dieser Ergebnisse neue Bekämpfungsstrategien entwickeln, und beispielsweise die Blattsauger mittels Geruchsfallen abfangen oder mittels abschreckender Stoffe von den Apfelbäumen fernhalten.

Quelle:

Cacopsylla melanoneura Has No Relevance as Vector of Apple Proliferation in Germany
C. J. Mayer, et. al., Phytopathology 2009, DOI: 10.1094/PHYTO-99-6-0729

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Phytoplasmen regen Bildung von Insektenlockstoffen in Apfelbäumen an
(URL: http://www.organische-chemie.ch/chemie/2009jul/phytoplasmen.shtm)

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