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Prägung der Verteidigung der Waldkiefer gegen Insektenbefall

Fachliche Zuordnung Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme
Förderung Förderung von 2021 bis 2025
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 467400517
 
Erstellungsjahr 2025

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Stressreaktionen von Pflanzen können bekanntlich durch vorausgegangene Wahrnehmung bestimmter Umweltreize geprägt und verbessert werden. Solche Prägung (priming) von Stressreaktionen ist insbesondere für Angiospermen bekannt, aber auch für die Waldkiefer (Pinus sylvestris). Reaktionen dieser Kiefer auf Eiablagen der Blattwespe Diprion pini führen zu effizienterer Abwehr gegen die herbivoren Larven der Blattwespe. Weiterhin kann sich die Waldkiefer besser gegen D. pini Eiablagen verteidigen, wenn sie zuvor den Sexualpheromonen der Blattwespe ausgesetzt worden ist. Ziel dieses Projektes war es, die Mechanismen (a) der Eiablage-vermittelten Prägung von P. sylvestris Verteidigung gegen D. pini Larven und (b) der Pheromon-vermittelten Prägung der Verteidigung gegen D. pini Eier besser zu verstehen. Unsere Untersuchungen eierbelegter Kiefern zeigten, dass das Transkriptom dieser Bäume auf Larvalfraß schwächer reagiert als das von Bäumen ohne Eier an den Nadeln. Im Gegensatz dazu ist die fraßinduzierte Transkriptomantwort von Angiospermen bekanntlich stärker, wenn die Pflanzen vor dem Fraß mit Eiern belegt wurden. Allerdings zeigten eierbelegte, fraßgeschädigte Kiefern ähnliche phytohormonelle Veränderungen in Reaktion auf Befall wie Angiospermen. Bei Fraßschädigung waren die Konzentrationen von Salicylsäure in eierbelegten Kiefern signifikant höher als in unbehandelten Kontrollen, während eifreie Kiefern nach Fraßschäden keine höheren Salicylsäurelevel zeigten als Kontrollen. Allgemein wird angenommen, dass Salicylsäure und Jasmonsäure bei der Verteidigung gegen Herbivore antagonistisch wirken. Aber dieses Paradigma passt nicht zu den phytohormonellen Veränderungen, die bei Eiablage-vermittelter Prägung der pflanzlichen Verteidigung gegen Insektenfraß auftreten. Weiterhin zeigten unsere Untersuchungen, dass der Prägungseffekt von D. pini Sexualpheromonen offensichtlich auf die direkte Verteidigung der Kiefer gegen D. pini Eier begrenzt ist. Eine Pheromonexposition hatte keinen Einfluss auf die indirekte, Parasitoide-anlockende Verteidigung der Kiefer gegen Blattwespeneier. Eiablagen von D. pini induzieren in Kiefernadeln bekanntlich eine Duftveränderung, die Eiparasitoide anlockt. Dieser Befund wurde im Projekt bestätigt. Aber die Pheromonexposition induzierte keine Veränderung der Kiefernnadeldüfte, weder bei eierbelegten noch unbelegten Nadeln. Weiterhin zeigte sich, dass sich D. pini Larven gleichermaßen gut an Pheromon-exponierten und nicht exponierten Bäumen entwickeln. Die Eiablage-vermittelte Prägung der Verteidigung der Kiefer gegen Blattwespenlarven und die Pheromon-vermittelte Prägung der direkten Verteidigung gegen die Eier machen möglicherweise weitere Prägungseffekte durch Pheromonexposition redundant. Das Projekt hat u.a. die neue Frage eröffnet, wie das Alter der Kiefernadeln (diesjährige, vorjährige) die Interaktionen zwischen Kiefer und Blattwespen beeinflusst. Unsere Untersuchungen zeigten, dass D. pini Weibchen Eiablagen an jungen (diesjährigen) Nadeln vermeiden, wo sich die Larven schlechter entwickeln als an alten (vorjährigen). Diese Ergebnisse deuten auf Gegenanpassungen von D. pini an die Verteidigung der Kiefer hin. Zukünftige Studien sind nötig, um die Rolle des Nadelalters bei der Prägung der Verteidigung der Kiefer gegen Insektenbefall zu beleuchten.

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