Mobilitätsassay und neuronale Auswirkungen agrarrelevanter Pestizide (synthetische nAChR-Agonisten: Flupyradifuron und Acetamiprid) auf Insekten

Stipendiatin/Stipendiat: Leonie Scheibli

Insekten sind eine der größten und wichtigsten Tiergruppen und stellen etwa zwei Drittel der landlebenden Arten dar. Weiterhin sind sie als Bestäuber von enormer wirtschaftlicher Bedeutung, da sie für einen großen Prozentsatz der Bestäuberleistung an wichtigen Nutzpflanzen verantwortlich sind. Allerdings wurde in den letzten Jahrzehnten ein dramatischer Einbruch der Biodiversität und der Biomasse von Insekten verzeichnet. Dies könnte sich zu einer der größten ökologischen Herausforderungen unserer Zeit entwickeln und unter anderem in einer Mangelernährung mit ansteigender humaner Todesrate resultieren. Daher ist es von enormer Bedeutung, diesem Verlust von Insekten entgegenzusteuern. Als Hauptgrund für den enormen Rückgang wird unter anderem die Agrarwirtschaft mit ihrem umfassenden Pestizideinsatz verantwortlich gemacht. Obwohl einige Substanzen von der EU bereits verboten wurden, sind viele andere Insektizide, wie z.B. Acetamiprid und Flupyradifuron weiterhin im Einsatz. Es handelt sich hierbei um Agonisten, die die Bindungsstelle der nikotinischen Acetylcholinrezeptoren im Nervensystem von Insekten blockieren. Problematisch dabei ist, dass diese Substanzen nicht selektiv auf Schadinsekten wirken, sondern auch Nicht-Zielorganismen betreffen. Mit diesem Projekt soll ein Verfahren entwickelt werden, welches die Schädlichkeit von Insektiziden untersucht und somit als standardisiertes Monitoring-Protokoll für Pestizide dienen soll. Für dieses Monitoring soll anders als bisher nicht nur überwiegend die letale Wirkung, sondern auch subletale Effekte eines Stoffes einbezogen werden, da auch diese zu einer drastischen Verringerung der Fitness der betroffenen Tiere führen (und so indirekt verfrühte Letalität hervorrufen) können. Die bisher relativ groben Parameter (z.B. LD50-Wert) sollen über die Anwendung eines Bioassays verfeinert werden. Als Grundlage hierfür sollen Lokomotion und Bewegungsfähigkeit von Insekten unter subletalem Pestizideinfluss dienen. Die Identifikation geeigneter Bioindikatoren soll dabei an der Waldameise (Formica polyctena) stattfinden, da an der Universität Ulm bisher vorwiegend mit Ameisen (u. A. Cataglyphis fortis) gearbeitet wurde und die fachliche Expertise daher in diesem Bereich am besten ausgeprägt ist. Anschließend sollen die daraus gewonnenen Erkenntnisse auch auf andere Arten übertragen werden. Die Wahl fällt hierbei auf zwei wichtige Nützlinge in Deutschland, nämlich Florfliegenlarven (Chrysoperla carnea) und adulte Marienkäfer (Adalia bipunctata) - beide sind im Gegensatz zu anderen Nützlingen, speziell der Honigbiene, in diesem Themengebiet wissenschaftlich weit unterrepräsentiert. Weiterhin soll auch die neuronale Wirkung dieser Substanzen auf das zentrale Nervensystem untersucht werden. Bisherige Studien weisen darauf hin, dass die Behandlung mit Pestiziden zu Veränderungen in der neuronalen Vernetzung führt. Durch Erkenntnisse in diesem Bereich könnte der oben beschriebene Mobilitätsassay durch Indikatoren wie Modifikationen in Neuropilvolumina oder der Dichte der synaptischen Boutons noch wesentlich aussagekräftiger werden. Zwei in Deutschland agrarrelevante Insektizide, Acetamiprid und Flupyradifuron, wurden für das Vorhaben ausgewählt.

Förderzeitraum:
01.01.2021 - 31.12.2023

Institut:
Universität Ulm
Institut für Neurobiologie
M25 - 5205

Betreuer:
Prof. Dr. Harald Wolf

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