Genetische Variation des Eichenwicklers und seiner Wirtspflanze anhand molekularer Genmarker - ein Beitrag zu Wirt-Parasit-Beziehungen Teil II: Historische und gegenwärtige Ausbreitung
Final Report Abstract
Der Eichenwickler (Tortrix viridana L.) tritt in Mitteleuropa als endemischer Schädling von Eichen (Quercus spp.) auf. Er kann im Frühjahr enorme Fraßschäden bis hin zur vollständigen Entlaubung verursachen. Die Folge ist ein verfrühter Johannistrieb, eine Zuwachs-Verringerung sowie eine Verminderung bzw. in extremen Fällen Verhinderung der Fruktifikation. In einigen Eichenwäldern seines Verbreitungsgebietes werden durch periodisch auftretende, langanhaltende Massenvermehrungen etwa 50 % der Eichen regelmäßig geschädigt. Der Eichenwickler ist hinsichtlich seiner Phänologie und Abundanz gut untersucht, ökologisch-genetische Untersuchungen standen jedoch aus. Das vorliegende Projekt beschäftigte sich dementsprechend mit der Erfassung der genetischen Variation des Eichenwicklers und seiner Wirtspflanze sowie mit Fragen zu Merkmals-Assoziationen zwischen der Eiche und dem Eichenwickler. Hierbei wurden Merkmale wie Phänologie und Herkunft der Eiche sowie Befallsstärke durch den Eichenwickler berücksichtigt und molekulare Marker wie PCR-RFLPs der cpDNA der Eichen und der mtDNA des Wicklers eingesetzt. Den Ergebnissen des ersten Untersuchungsjahres (2003) zufolge zeigt sich innerhalb der Eichenwickler-Populationen mit den mütterlich vererbten mitochondrialen Genmarkern eine relativ hohe genetische Variation, hingegen ist zwischen den Populationen die genetische Variation gering. Eine räumliche genetische Differenzierung konnte somit über eine geringe geographische Distanz (200 km, NRW) nicht gefunden werden. Für die Eichen-Populationen ergibt sich aus den Ergebnissen mit den mütterlich vererbten Chloroplasten-Genmarkern ein entgegengesetztes Bild. Innerhalb der Eichen-Populationen ist die genetische Variation sehr gering. Zwischen den Eichen-Populationen ist eine genetische Differenzierung hingegen sehr ausgeprägt. Als Folge dieser Ergebnisse wurden die Stichprobenumfänge auf allen untersuchten Ebenen erhöht und zusätzlich wurden Stichproben auf einer größeren geographischen Skala genommen. Die Erhöhung der Stichprobenzahl führte nicht zu Änderungen in der beobachteten genetischen Variation von Wirt und Parasit auf der kleinen geographischen Skala Nordrhein-Westfalen. Jedoch wurde in den orientierenden Untersuchungen über größere geographische Distanzen eine genetische Variation festgestellt. Zusätzlich wurden zum Teil aus Haushaltsmitteln finanziert überwiegend biparental vererbte Marker (AFLP) eingesetzt und für die Eichenwickler morphologische Vermessungen vorgenommen. Mit Hilfe der AFLP-Marker konnten für 24 der identifizierten 57 polymorphen Marker signifikante Unterschiede zwischen Paaren von Populationen gefunden werden. Die morphometrischen Daten erbrachten ebenfalls signifikante Unterschiede zwischen einigen Populationen. Assoziationen zwischen den qualitativen Merkmalen beim Wirt einerseits und beim Parasiten andererseits sind nach der bisherigen Datenlage nicht erkennbar. Die multivariaten Analysen der qualitativen und quantitativen Merkmale innerhalb der beteiligten Arten ergaben hingegen einige signifikante Zusammenhänge, so z.B. bei der Eiche zwischen Blattverlust und Refugien und Blattverlust und Stammschäden. Beim Eichenwickler führten die neu eingesetzten AFLP-Marker zur Identifizierung erster Fragmente, die mit der Körpergröße assoziiert zu sein scheinen. Die bisherigen Ergebnisse geben Anlass zu weiterführenden Fragen hinsichtlich der Variation auf größerer geographischer Skalierung, zum Ausbreitungsverhalten des Eichenwicklers sowie zu Unterschieden im Genfluss bei Eiche und Eichenwickler und deren Bedeutung im Wirt-Parasit-System. Außerdem erscheinen phylogeographische Untersuchungen bezüglich der eiszeitlichen Refugien und der nacheiszeitlichen Rückwanderungswege des Eichenwicklers im Vergleich zu den bekannten Wegen der Eiche hilfreich für ein Verständnis des Ausbreitungsverhaltens des Eichenwicklers.
Publications
- Magnussen S, Köhl M (2005). A variance estimator for marginally constrained estimates of change in relative categorical frequencies. Environmental Monitoring and Assessment 105: 391-410.
- Schroeder H, Scholz F (2005). Identification of PCR-RFLP haplotypes for assessing genetic variation in the green oak leaf roller Tortrix viridana L. (Lepidoptera, Tortricidae). Silvae Genetica, 54 (1): 17-24.
- Schröder H, Scholz F (2005). Ansteigende Eichenwickler-Kalamität in Nordrhein-Westfalen. AFZ-Der Wald 4/2005: 172-173.
