Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mottenweibchen riechen den besten Eiablageplatz

03.06.2013
Die veränderte Zusammensetzung von Blattduftstoffen nach Raupenfraß treibt eiablegende Weibchen zu noch unbefallenen Pflanzen.

Das Gehirn weiblicher Tabakschwärmermotten kann auf kleinste Veränderungen im Duftprofil gasförmiger Verbindungen reagieren, die von Raupen befallenen Blättern abgegeben werden.


Calcium-Imaging im Gehirn (hier: Antennallobus) einer weiblichen Tabakschwärmermotte: Erkennbar sind die unterschiedlichen Hirnbereiche, die aktiviert werden (rote Punkte), wenn die Motten (Z)-3- oder (E)-2-Hexenylacetat ausgesetzt sind. Der Geruch des (Z)-3-Isomers oder ein (Z)-3 / (E)-2-Mischungsverhältnis zugunsten des (Z)-3-Isomers − entsprechend dem Bouquet einer noch unbefallenen Pflanze - führt eiablegende Mottenweibchen zu den noch unbeschädigten Blättern. Copyright: A. Späthe / MPI für chemische Ökologie


Tabakschwärmermotte (Manduca sexta)
Copyright: L. Kübler / MPI für chemische Ökologie

Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie in Jena haben jetzt durch Freilandexperimente und neurobiologische Untersuchungen herausgefunden, dass die Weibchen dadurch ihre Eier bevorzugt auf Blättern abzlegen können, die weniger stark befallen sind. So sind ihre Eier und die daraus schlüpfenden Larven vor Raubinsekten, die durch den duftenden Hilferuf der Pflanze angelockt werden, besser geschützt und müssen zudem nicht mit den bereits am Blatt fressenden Raupen um Nahrungsressourcen konkurrieren. (eLIFE, 14. Mai 2013, DOI: 10.7554/elife.00421)

„Grüner“ Blattduft

Pflanzen haben viele Verteidigungsstrategien gegen Fraßfeinde entwickelt. Außer mechanischen Barrieren wie Dornen oder Stacheln produzieren sie Substanzen, mit deren Hilfe sie sich Insekten und andere Pflanzenfresser vom Leib halten. Die pflanzlichen Stoffe sind giftig oder haben eine abschreckende Wirkung. Manche werden ständig von der Pflanze gebildet, andere, wie die gasförmigen „grünen“ Blattduftstoffe, die für den typischen Duft frisch gemähten Rasens verantwortlich sind, werden erst nach Verwundung oder Insektenbefall von der Pflanze freigesetzt. Sie haben sowohl eine direkte Schutzfunktion, indem sie Fraßfeinde abschrecken oder in ihrer Entwicklung hemmen, sie verteidigen die Pflanzen aber auch indirekt, indem sie die Feinde ihrer Fraßfeinde anlocken.

Lockmittel für die Feinde der Feinde

Tabakschwärmerweibchen der Art Manduca sexta legen ihre Eier auf verschiedenen Pflanzenarten ab, darunter Tabakpflanzen, aber auch dem Kalifornischen Stechapfel (Datura wrightii). Aus den Eiern schlüpfen Raupen, die sofort beginnen, die Blätter ihrer Wirtspflanze zu vertilgen. Um sich zu wehren, gibt die Pflanze grüne Blattduftstoffe ab, die verschiedene Arten der Gattung Geocoris aus der Familie der Langwanzen anlockt: Raubinsekten, die die kleinen Raupen fressen und damit der Pflanze nützen.

Einer dieser grünen Blattduftstoffe, die von Tabakpflanzen abgegeben werden, ist (Z)-3-Hexenylacetat. Enzyme aus dem Speichel der Schwärmerraupen wandeln einen Teil dieser Moleküle in (E)-2-Hexenylacetat um, dessen chemische Zusammensetzung zwar identisch ist, das aber eine andere räumliche Struktur hat. Die aus dieser Umwandlung resultierende Änderung im Duftprofil ist es, die die Geocoris-Raubwanzen auf den Plan ruft: Sie erkennen, dass sich auf der Pflanze potenzielle Beute − kleine Raupen − befindet.

Optimale Bedingungen für den Insektennachwuchs

Jetzt fanden die Max-Planck-Wissenschaftler einen weiteren interessanten Effekt dieser chemischen „Duftumwandlung“: Weibliche Tabakschwärmermotten sind, wie Geocoris, ebenfalls in der Lage, die besagte Änderung im grünen Duftprofil des Kalifornischen Stechapfels zu erkennen, sobald dieser von Raupen befallen wird. Die Mottenweibchen sind damit gewarnt, dass Raubwanzen von der Pflanze bereits angelockt werden, die dann ihre frisch abgelegten Eier und ihren Raupennachwuchs attackieren könnten. Tatsächlich meiden die Mottenweibchen befallene Pflanzen und bevorzugen andere, noch unbefallene Pflanzen für ihre Eiablage. Ein weiterer positiver Effekt ist, dass durch dieses Verhalten ein Konkurrenzkampf der kleinen Raupen mit bereits vorhandenen Artgenossen um Nahrung minimiert wird.

Interdisziplinäre Forschung: Ökologie und Neurobiologie

Die Forscher sind dem zugrundeliegenden neuronalen Mechanismus auf der Spur, der es den Motten ermöglicht, kleinste Änderungen im Duftprofil einer befallenen Pflanze zu erkennen. Neurologische Untersuchungen im Riechzentrum des Mottenhirns zeigten unterschiedliche Aktivierungsmuster je nach Gabe von (E)- oder (Z)-Düften. Die beiden Isomere des Hexenylacetats erregten zwei verschiedene Regionen im Riechzentrum des Insekts, des sogenannten Antennallobus (s. Abbildung). „Dies lässt darauf schließen, dass die Muttertiere einen jeweils Isomer-spezifischen Rezeptor und Nerv in ihren Antennen besitzen“, so Bill Hansson, Direktor des Instituts. Derartige neurobiologische Untersuchungen in Kombination mit ökologischen Freilandstudien versprechen zukünftig weitere detaillierte Einblicke in das duftgesteuerte Verhalten von Insekten in freier Natur und Landwirtschaft, so der Wissenschaftler.

Neue Strategien für den Pflanzenschutz?

Ein vergleichbares Verhalten ist auch von Kartoffelkäfern (Leptinotarsa decemlineata) bekannt. Eine künstliche Anreicherung von (Z)-3- oder (E)-2-Hexenol, (E)-2-Hexanal oder 1-Hexanol an Kartoffelpflanzen ließ eiablegende Kartoffelkäferweibchen in ihrem Verhalten orientierungslos erscheinen. Auf der Grundlage dieser Ergebnisse sind pflanzenschützerische Maßnahmen denkbar, die mithilfe gezielter Duftapplikationen eiablegende Schadinsekten von Feldfrüchten fernhalten und so einen Raupen- und Käferbefall minimieren könnten. [AO/JWK/McLennan]
Originalveröffentlichung:

Allmann, S., Späthe, A., Bisch-Knaden, S., Kallenbach, M., Reinecke, A., Sachse, S., Baldwin, I. T., Hansson, B.S. (2013). Feeding-induced rearrangement of green leaf volatiles reduces moth oviposition. eLife 2:e00421. DOI: 10.7554/eLife.00421

http://dx.doi.org/10.7554/eLife.00421

Weitere Informationen von
Prof. Dr. Ian T. Baldwin, +49 3641 57-1101, baldwin@ice.mpg.de
Prof. Dr. Bill S. Hansson, +49 3641 57-1401, hansson@ice.mpg.de

Angela Overmeyer | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.ice.mpg.de/ext/1029.html?&L=1

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Biomasse ohne Abfall: Hochwertige Erzeugnisse und Anwendungen aus Bioraffinerie-Nebenprodukten
19.10.2017 | Fraunhofer IFAM

nachricht Neues Verfahren ermöglicht die Kultivierung menschlicher Gehirnschnitte in der Petrischale
19.10.2017 | Hertie-Institut für klinische Hirnforschung (HIH)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Im Focus: Neutron star merger directly observed for the first time

University of Maryland researchers contribute to historic detection of gravitational waves and light created by event

On August 17, 2017, at 12:41:04 UTC, scientists made the first direct observation of a merger between two neutron stars--the dense, collapsed cores that remain...

Im Focus: Breaking: the first light from two neutron stars merging

Seven new papers describe the first-ever detection of light from a gravitational wave source. The event, caused by two neutron stars colliding and merging together, was dubbed GW170817 because it sent ripples through space-time that reached Earth on 2017 August 17. Around the world, hundreds of excited astronomers mobilized quickly and were able to observe the event using numerous telescopes, providing a wealth of new data.

Previous detections of gravitational waves have all involved the merger of two black holes, a feat that won the 2017 Nobel Prize in Physics earlier this month....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Mobilität 4.0: Konferenz an der Jacobs University

18.10.2017 | Veranstaltungen

Smart MES 2017: die Fertigung der Zukunft

18.10.2017 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Dezember 2017

17.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

18.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Biokunststoffe könnten auch in Traktoren die Richtung angeben

18.10.2017 | Messenachrichten

»ILIGHTS«-Studie gestartet: Licht soll Wohlbefinden von Schichtarbeitern verbessern

18.10.2017 | Energie und Elektrotechnik