Wirkung der intraspezifischen chemischen Diversität von Pflanzen auf die Strukturierung von Herbivorengemeinschaften auf verschiedenen räumlichen Skalen

• Antragsteller: Professor Dr. Jörg-Peter Schnitzler; Professor Dr. Wolfgang W. Weisser
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 245400135

In einer ökologischen Gemeinschaft strukturieren Arteninteraktionen lokale Populationen und beeinflussen die Koexistenz der Arten. Zwei unterschiedliche, jedoch komplementäre Ansätze zur Untersuchung von Arteninteraktionen sind die Gemeinschaftsgenetik (community genetics), die anerkennt, dass genetische Variation innerhalb einer Art die Interaktionen zwischen verschiedenen Arten verändern kann, und die Meta-Gemeinschaftsökologie (metacommunity ecology), die die Rolle der Ausbreitung bei der Strukturierung lokaler Gemeinschaften hervorhebt. Am Beispiel des Modellsystems Rainfarn (Tanacetum vulgare) und seiner Blattläuse samt ihrer Gegenspieler und Mutualisten untersuchen wir, wie Unterschiede zwischen einzelnen Pflanzen die Dynamik von Meta-Gemeinschaften beeinflussen. Der Rainfarn weist eine hohe intraspezifische Variation an flüchtigen organischen Chemikalien (VOCs) auf, die die Präferenz der Blattläuse und ihrer natürlichen Feinde beeinflussen können. In Phase 1 dieses Projekts charakterisierten wir die chemotypische Diversität des Rainfarns innerhalb eines Feldstandortes und untersuchten im Detail, wie die kleinräumige Variation in der chemischen Zusammensetzung der Wirtspflanze die Besiedlungsmuster der Insektengemeinschaft auf Rainfarn-Pflanzen bestimmt.Hier schlagen wir vor, unsere Analyse auf 1) eine größere räumliche Skala und 2) unterirdische Pflanzen-Insekten-Interaktionen auszudehnen, indem wir den Wurzelchemotyp charakterisieren. In einer Laborumgebung werden wir die chemotypische Zusammensetzung der Pflanzenwurzeln analysieren, um zu verstehen, ob es eine Beziehung zwischen den Terpenoidmustern im oberirdischen Teil der Pflanze und denen der Wurzeln gibt. Dann werden wir an wurzelsaugenden Blattläusen untersuchen, ob es eine Wechselwirkung zwischen Blattläusenarten, die sich von unterirdischen und oberirdischen Pflanzenteilen ernähren, gibt, und welche Rolle die Wurzel- und Spross-Chemotypen für die Struktur der Blattlaus-Metakommunität spielen. Anhand von Proben aus ganz Deutschland und darüber hinaus werden wir die geographische Verteilung von Wurzel- und Spross- Chemotypen des Rainfarns untersuchen und die Rolle von dominanten und subdominanten Verbindungen für die Strukturierung der Insektengemeinschaften auf dem Rainfarn analysieren. Durch die Entwicklung und Anwendung genetischer SNP-Marker werden wir die chemotypischen Unterschiede zwischen Pflanzen mit der Populationsgenetik des dominanten Blattlaus-Herbivors in Verbindung bringen.Insgesamt wird das Projekt grundlegende Mechanismen der Strukturierung ökologischer Gemeinschaften im Freiland beleuchten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen