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Genetic differentiation of populations of the green oak leaf roller (Tortrix viridana L.)and its host (Quercus robur L.) using nuclear gene markers (2008)

Hilke Schröder

In Western Europe pedunculate oak (Quercus robur L.) is the forest tree with the highest number of phytophagous insect species (Yela & Lawton 1997). One of these, the green oak leaf roller Tortrix viridana L. is an oligophagous herbivorous moth with a host range limited to the genus Quercus (Hunter 1990, Du Merle 1999). During outbreaks, T. viridana often leads to defoliation of oaks in spring. The abundance of T. viridana is subject to the population size fluctuations typical for herbivorous insects, where periods of small population sizes (latent periods) alternate with periods of high population sizes (outbreak) (e.g. Schütte 1957, Horstmann 1984). Apart from many experimental studies on population dynamics of the moth (e.g. Hunter 1990, Du Merle 1999, Ivashov & al. 2002) so far little attention has been paid to the genetic variation within the species as an important aspect of the genetics of this host-parasite interaction. Simchuk & al. (1999) found changes in the heterozygosity level of different isozyme loci during outbreaks in T. viridana and molecular markers for T. viridana have been developed for analyses of genetic variation within and among populations (Schroeder & Scholz 2005). But, investigations of genetic variation within and among populations of forest pest species are important to predict future pest outbreaks. So far the processes outbreaks based on are not entirely clarified, however it is known that migration plays a major role. Using molecular markers investigations of the genetic variation are possible and offer the opportunity to analyse distribution events. In this paper first results are presented concerning the genetic variation of the green oak leaf roller at three geographic scales: (1) among trees within a population, (2) among populations at a small spatial scale of about 150 km and (3) among populations at a broader geographic scale up to 3000 km. Furthermore results of the genetic variation of oaks at the small spatial scale are represented.

Borkenkäfer und deren Antagonisten in rheinland-pfälzischen Buchenwäldern (2008)

Ralf Petercord

Im Rahmen des Interreg III A DeLux – Projektes „Entwicklung von Strategien zur Sicherung von Buchenwäldern“ wurden im Zeitraum 2003 bis 2005 in 16 rheinland-pfälzischen Buchenwäldern Borkenkäferfänge mit Lockstoff-Fallen durchgeführt. Zielart dieses Borkenkäfer-Monitorings war der Laubnutzholzborkenkäfer (Trypodendron domesticum L.), der ab 2001 im nordwestlichen Rheinland-Pfalz einen Stehendbefall an augenscheinlich vitalen Buchen verursachte. Die Auswertung der Beifänge lieferte einen interessanten Einblick in das Artenspektrum der rheinland-pfälzischen Buchenwälder im Hinblick auf die vorkommenden Borkenkäferarten und potentieller Antagonisten aus der Ordnung Coleoptera.

Prüfung des Apfelwicklergranulosevirus CpGV zur Regulierung des Erbsenwicklers Cydia nigricana F. in Körnererbsen (2008)

Antje Balasus Regina G. Kleespies Aaron Kingsbury Helmut Saucke

C. nigricana verursachte in den letzten Jahren erhebliche Schäden in der Gemüseerbsenproduktion. Da es bisher im ökologischen Anbau keine wirksame Regulierungsoption für C. nigricana gibt, sollte die Direktbekämpfung mit dem Apfelwicklergranulosevirus (CpGV) geprüft werden. Payne (1981) stellte bereits in Laborversuchen eine Empfindlichkeit von C. nigricana gegen das Apfelwicklergranulosevirus CpGV fest, der LC50 Wert von CpGV gegen Erstlarven lag hierbei bei Fraßtests im Labor bei der 10-fachen Konzentration gegen C. pomonella (1,90 × 105 im Vergleich zu 1,54 × 104 Partikel/ml). Geissler (1994) erreichte in Freilandversuchen durch den Einsatz des Virus Befallsreduktionen von 72% mit den im Apfelanbau üblichen Konzentrationen.

Microsporidian pathogens of the oak processionary moth, Thaumetopoea processionea (L.) (Lep., Thaumetopoeidae), in eastern Austria’s oak forests (2008)

Gernot Hoch Sabrina Verucchi Axel Schopf

Since the late 1990s, the oak processionary moth, Thaumetopoea processionea (L.), has been occurring at high population densities in eastern Austria. Particularly, infestations in areas of human settlement have created increasing interest in this insect due to health problems caused by the urticating hairs of the larvae. New methods for biological control are desirable. Like essentially all forest Lepidoptera, T. processionea is host for entomopathogenic microsporidia. These obligatory parasitic protists have been evaluated as biocontrol agents against an other oak pest, Lymantria dispar (Weiser & Novotny, 1987; Jeffords & al., 1988). Life history traits of T. processionea make this insect an even more promising target for the use of microsporidia. The larvae are highly gregarious and stay together in nests made of larval silk for resting periods and molting. Microsporidia utilize several pathways for horizontal transmission that would be aided by these features: spores can be released after host death from cadavers as well as from living larvae via silk or feces. Additionally, many microsporidia are vertically transmitted (summarized in Maddox & al., 1998). In this project, T. processionea larvae from various regions in eastern Austria were screened for the natural occurrence of microsporidia. One isolate, Endoreticulatus sp., was further studied and mass produced in a laboratory host, L. dispar, that is easy to rear and does not pose a health hazard for people working with the insects. An inoculative release was attempted on isolated trees infested with T. processionea.

Molekulare Ökologie in der Forstentomologie (2008)

Christian Stauffer Dimitrios N. Avtzis Wolfgang Arthofer

Nach der Wiederentdeckung der Mendelschen Regeln Anfang des 20. Jahrhunderts waren es unter anderem Theodosius Dobzhansky und Ernst Mayr, die Evolution erstmals durch die Analyse von Populationen untersuchten. Bis 1980 wurden für diese populationsgenetischen Analysen morphologische, cytologische und enzymelektrophoretische Marker verwendet. Durch die Entdeckung der PCR wurde das Arbeiten mit DNA wesentlich erleichtert. Im Laufe der Zeit setzte sich der Begriff Molekulare Ökologie durch, mit dem man jenen Bereich beschreiben will, der molekulare Methoden der Populationsgenetik und der Genomanalyse mit ökologischen Fragestellungen verbindet. Genetische Marker können vergangene als auch zur Zeit ablaufende Prozesse aufzeigen. Mit Hilfe solcher Marker kann man einerseits Hinweise auf die Refugialgebiete von Organismen während der letzten Eiszeiten erhalten, anderseits Prozesse wie Genfluß, Selektion oder genetische Drift aufzeigen. Bei den meisten der von uns im Folgenden vorgestellten Arbeiten steht das Sequenzieren mitochondrialer Abschnitte im Vordergrund. Die mitochondriale DNA hat durch ihre im Vergleich zu nuklearer DNA erhöhte Mutationsrate und vereinfachte Genstruktur den Vorteil, bei intraspezifischen Fragestellungen gute Resultate zu erzielen.

Zukünftige Gefährdung der Rotbuche durch rinden- und holzbrütende Käfer in Baden-Württemberg (2008)

Ralf Petercord

Die Auswirkungen des globalen Klimawandels werden zunehmend sichtbar. In Deutschland haben sich die Jahresdurchschnittstemperatur im vergangenen Jahrhundert um 1 °C und die jährliche Niederschlagsmenge um + 9 % erhöht. Bezogen auf die Jahreszeiten ergeben sich jedoch deutliche Unterschiede, während die Sommermonate zunehmend niederschlagsärmer werden, erhöht sich die Niederschlagsmenge in den Wintermonaten überproportional (Schönwiese, 2002; Schönwiese & Janoschitz, 2005). Welche Folgen diese Veränderungen für die Waldökosysteme haben werden, wird in der Forstwirtschaft zu nehmend diskutiert. Allerdings gibt es bisher nur ökophysiologische, autökologische Ansätze. Synökologische Ansätze, die insbesondere auch die potenziellen Schadinsekten und damit die indirekten Auswirkungen des Klimawandels berücksichtigen, fehlen zumeist. Dies gilt auch für die Rotbuche deren waldbauliche Zukunft in jüngster Zeit diskutiert wurde (Rennenberg & al., 2004; Ammer & al., 2005; Kölling, & al., 2005).

Futterqualität und Rekrutierungsverhalten bei einer stachellosen Biene, die einen Duftpfad legt (Scaptotrigona aff. depilis) (2008)

Veronika M. Schmidt Ronaldo Zucchi Friedrich G. Barth

Innerhalb der sozialen Insekten haben viele Gruppen die faszinierende Fähigkeit entwickelt, Nestgenossinnen zu rekrutieren. Rekrutierung beruht auf einer Kommunikation, die angewandt wird, um Mitglieder des Nestes zu einem bestimmten Ort zu bringen, wo Arbeit von Nöten ist (Wilson 1971). Daher beinhaltet die Rekrutierungskommunikation sowohl die Aktivierung von Nestgenossinnen innerhalb des Nestes, als auch die Orientierungshilfen für das Auffinden des Zielortes (Traniello & Robson 1995). Die stachellosen Bienen (Hymenoptera, Meliponini) sind unter den sozialen Insekten eine hoch diverse Tiergruppe (über 400 Arten, Michener 2000). Sie eignen sich ausgezeichnet für die Untersuchung der ebenso diversen Rekrutierungs- und Kommunikationsmechanismen. Bei stachellosen Bienen, wie bei anderen sozialen Insekten, beeinflusst die Güte der Futterquelle die Rekrutierung. Bisher wurde an Arten, die keinen Duftpfad legen, gezeigt, dass zu ertragreichen Futterquellen mehr Bienen rekrutiert werden als zu weniger ertragreichen (Biesmeijer & Ermers 1999). In der vorliegenden Arbeit wurde erstmals untersucht, wie die Zuckerkonzentration des Futters die Rekrutierung einer Art (Scaptotrigona aff. depilis) beeinflusst, welche Rekruten durch das Auslegen eines Duftpfades zur Futterquelle führt (Schmidt & al. 2006b).

Pheromondrüsen bei Schnellkäferarten der Gattung Athous (Coleoptera, Elateridae) (2008)

Maximilian von Fragstein Till Tolasch Johannes L. M. Steidle

Sexualpheromone sind im gesamten Tierreich weit verbreitet. Vor allem Insekten nutzen diese Art der Partnerfindung. Im Vergleich zu vielen Insektenarten, bei welchen die Art der pheromonbildenden Drüsenzellen, ihre Lage im Körper sowie die chemische Zusammensetzung ihrer Pheromone identifiziert wurde (s. Review von Blomquist & Vogt 2003) ist bei Schnellkäfern (Elateridae) noch sehr wenig bekannt. Die verschiedenen mitteleuropäischen Schnellkäferarten lassen sich anhand ihrer Pheromonspeicherung in zwei unterschiedliche Gruppen unterteilen. Die Weibchen der Unterfamilie Elaterinae, besitzen im letzten von außen sichtbaren Abdominalsegment ein paariges Drüsenreservoir in welchem das produzierte Sexualpheromon gespeichert wird. Im Gegensatz dazu fehlt bei den Weibchen der übrigen Unterfamilien ein solches Pheromonreservoir und es ist unklar, wo bei diesen Arten die Pheromone produziert werden. Beobachtungen von Ivastschenko & Adamenko (1980) deuten darauf hin, dass sich bei diesen Arten die pheromonproduzierenden Zellen im Bereich der Intersegmentalmembran zwischen dem Abdominalsegment VIII und IX befinden. Um zu klären, ob die Pheromondrüsen tatsächlich in diesem Bereich zu finden sind, wurden im Rahmen der vorliegenden Arbeit die Intersegmentalmembranen bei Weibchen und Männchen von Athous haemorrhoidalis und A. subfuscus auf mögliche Drüsenzellvorkommen untersucht.

Influence of temperature on host location and multisensory orientation in the parasitoid Pimpla turionellae (L.) (Hymenoptera) (2008)

Stefan Kroder Jörg Samietz Anton Stabentheiner Silvia Dorn

Die Schlupfwespe Pimpla turionellae parasitiert versteckte Lepidopterenpuppen und orientiert sie sich bei der Wirtssuche multisensorisch mittels visueller Reize und aktiver Vibrationsortung mit selbst produzierten Schwingungen (Vibrational-Sounding). Die Studie untersucht, inwieweit die Wespen bei Änderung der Umgebungstemperaturen von 8-26°C (1) zwischen der temperatur-sensitiven vibratorischen und der -insensitiven visuellen Orientierung wechseln und (2) gegebenenfalls selbst die Körpertemperatur regulieren können, um die sehr präzise Vibrationsortung bei niedrigen Temperaturen aufrechtzuerhalten. Messungen mit Infrarot-Thermographie zeigen, dass suchende Wespen leicht erhöhte Körpertemperaturen während der vibratorischen Wirtssuche aufweisen, welche auf metabolische Wärmeproduktion zurückzuführen sind. Wahlexperimente unter kontrollierten Temperaturen zeigen zudem, dass die Nutzung der temperatur-sensitiven vibratorischen Reize bei pessimalen Temperaturen abnimmt und die Wespen auf fast ausschließliche visuelle Orientierung wechseln. Folglich wird die Relevanz einzelner Reize bei der multisensorischen Orientierung direkt vom Faktor Temperatur beeinflusst. Solange ein zuverlässiger Reiz vorhanden ist, nimmt dabei auch die Präzision der Lokalisation insgesamt nicht ab.

Einfluss der Bitterstoffe des Hopfens auf das Wirtswahlverhalten von Phorodon humuli (Schrank), Homoptera, Aphididae (2008)

Oleg Kryvynets Frank Walker Claus Paul Walter Zebitz

Erkenntnisse über das Wirt-Parasit-Verhältnis zwischen Hopfen Humulus lupulus L. und Hopfenblattlaus Phorodon humuli (Schrank) sind von entscheidender Bedeutung für die Selektion blattlausresistenter Sorten. Die Besiedelung des Wirts durch Blattläuse wird durch in den Pflanzen befindliche Substanzen erheblich beeinflusst (Nault & Styer 1972; Leath & al. 1974; Klingauf & al. 1978; Kendall & al. 1980; Singh 1980; Powell & al. 1999; Campo & al. 2003). Die in dieser Hinsicht wichtigsten Bestandteile des Hopfens sind die Bittersäuren, welche für den Parasit die Funktion von Signalstoffen haben können. In frischem Hopfen liegen sie überwiegend in Form der alpha-Bittersäuren (Humulon, co-Humulon, ad-Humulon) und der beta-Bittersäuren (Lupulon, co-Lupulon, ad-Lupulon) vor (Backleh 2001). Die Gehalte an Bitterstoffen im Pflanzengewebe des Hopfens schwanken stark im Lauf der Vegetationsperiode. Da ein Insekt sich an quantitative wie auch qualitative Unterschiede im Nährstoffangebot anzupassen vermag, sollten sich Änderungen im Wirtswahlverhalten bei der Nahrungsaufnahme von Blattläusen durch die saisonbedingten Stoffwechselschwankungen der Pflanzen ergeben. Um diese Veränderungen im Verhalten der Aphiden zu erfassen, war es notwendig, die Verhaltensbeobachtungen im Verlauf der Vegetationsperiode mehrfach zu wiederholen. Die Methode der Wahl zur Untersuchung quantitativer Unterschiede im Verhalten bei der Nahrungsaufnahme von Aphiden ist der Electrical Penetration Graph (EPG) (McLean & Kinsey 1964; Spiller 1988; Prado & Tjallingii 1994; Calatayud & al. 2001; 1978, 1988, 2006). In der vorliegenden Studie wurde diese Methode mit gleichzeitigen HPLC - Analysen der Bittersäurezusammensetzung des Gewebes relevanter Organe (Blätter und Zapfen) von Hopfen im Verlauf der Vegetationsperiode kombiniert.

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