Züchterische Optimierung des chemotaktischen Potentials des entomopathogenen Nematoden Heterorhabditis bacteriophora zur Bekämpfung des Rapserdflohs

Stipendiatin/Stipendiat: Giulia Godina

Deutschland ist einer der wichtigsten Rapsproduzenten in Europa und der Rapserdfloh (Psylliodes chrysocephala) zählt zu den Schädlingen, die den Rapsanbau stark gefährden. Seit dem Verbot der neonicotinoiden Beizmittel zur Saatgutbehandlung (EU Reg. 2018/783-785) werden Pyrethroide zur Bekämpfung des Rapserdflohs nach der Aussaat eingesetzt. Neueste Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass der der Rapserdfloh allmählich Resistenz gegen diese Wirkstoffgruppe entwickelt. Das führt zu höheren Aufwandmengen, mit allen damit verbundenen negativen Folgen für die Umwelt, insbesondere für die Biodiversität von Insekten. Chemische Insektizide können durch biologische Bekämpfungsmittel wie entomopathogene Nematoden (EPN) ersetzt werden. EPN gehören zu den Gattungen Heterorhabditis und Steinernema. Die Dauerlarven (DL) dringen aktiv durch natürliche Öffnungen ein und geben einige Zellen ihrer symbiontischen Bakterien (Gattungen Photorhabdus oder Xenorhabdus) in die Hämolymphe des Wirts. Nach ca. 48 Stunden stirbt das Insekt und die Nematoden vermehren sich in dem Kadaver. Fast alle Rapsschädlinge sind potentielle Wirte für EPN. Die Nutzung von EPN ist bisher auf kleinere Märkte (z.B. Gartenbau, Gemüse- und Obstbau) konzentriert. Die Eroberung von neuen Anwendungsbereichen (Feldfrüchte im Ackerbau) durch Reduktion der Aufwandmenge ist erstmals im Mais gelungen. Durch Züchtung auf längere Persistenz und höhere Virulenz konnte die Aufwandmenge halbiert werden, sodass das Nematoden Produkt heute mit chemischen Verfahren konkurrieren kann.   

Im Rahmen dieser Doktorarbeit wurde nachgewiesen, dass die Larven des Rapserdflohs von Heterorhabditis bacteriophora befallen werden. Langfristiges Ziel dieser Doktorarbeit ist es, einen H. bacteriophora Nematodenstamm zur biologischen Bekämpfung des Rapserdflohs zu entwickeln. Untersuchungen haben gezeigt, dass nur ein Bruchteil der applizierten Nematoden in das Wirtsinsekt eindringt. Um den Anteil aktiver Nematoden zu erhöhen, soll ihre chemotaktische Leistung verbessert werden. Für diesen Zweck wurde ein Chemotaxis-Test entwickelt, mit dem 10 Inzuchtlinien der Wildtypen (WT) des Nematoden H. bacteriophora phänotypisiert wurden. Neben dem von uns entwickelten Chemotaxis-Test, wurden drei zusätzliche Methoden zur Untersuchung der Chemotaxis der Nematoden getestet.
Weitere DL-Eigenschaften sind dabei zu berücksichtigen, wie eine Steigerung der Aktivität bei niedrigeren Temperaturen und die Pathogenität gegenüber dem Wirtsinsekt. Im Rahmen dieser Arbeit wurden im Jahr 2019 Inzuchtlinien von 48 H. bacteriophora WT auf Virulenz bei 15°C charakterisiert. Diese phänotypischen Informationen wurden anschließend mit bestehenden genotypischen Daten korreliert (Assoziationsanalyse). Aus dieser Analyse sind 2 Einzelnukleotid-Polymorphismen (auch Single Nucleotide Polymorphisms genannt) hervorgegangen, die eine hohe Korrelation zur Virulenz bei 15°C aufweisen. Diese SNPs dienen als molekular-genetische Marker, die in Züchtungsprogrammen eingesetzt werden. Nebenbei wird die Linie SDT1-IL1, die die höchste Virulenz bei 15°C zeigte, im Herbst 2020 in einem Feldversuch geprüft. Außerdem, wurden die Stämme Steinernema feltiae, Steinernema kraussei und Heterorhabditis downesi, die ursprünglich in kalten Regionen isoliert wurden, im Jahr 2020 auf Virulenz bei 15 °C getestet. 
Im August 2019 wurde ein Pilotversuch im Feld angesetzt. In diesem Versuch wurden Nematoden der Stämme H. bacteriophora und S. feltiae gleichzeitig mit der Aussaat gegen die Kohlfliege und den Rapserdfloh ausgebracht. Es gab verschiedene Behandlungen, bei denen sowohl ausschließlich Nematoden als auch Nematoden in der Kombination mit den gewöhnlichen landwirtschaftlichen Behandlungen appliziert wurden. Für den Herbst 2020 sind weitere sechs Feldversuche geplant.      

Förderzeitraum:
01.12.2018 - 30.11.2022

Institut:
Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
Agrar- und Ernährungswissenschafltiche Fakultät

Betreuer:
Prof. Dr. Ralf-Udo Ehlers

E-Mail: E-Mail schreiben

URL: http://www.e-nema.de

Publikationen: