Der Maiszünsler (Ostrinia nubilalis) ist eine der gefährlichsten Maisschädlinge weltweit. Die Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen FAO schätzt, dass die Raupen des Falters jährlich etwa 4 Prozent des Maisanbaus vernichten. Das Problem: Die Larve frisst sich am Stengel entlang, wodurch die Maispflanze an Standfestigkeit verliert und in der Entwicklung gehemmt wird, was sie wiederum für Krankheiten wie Schimmelbefall anfällig macht. Im schlimmsten Fall ist der Mais danach als Nutz- und Futterpflanze nicht mehr zu gebrauchen und kann nur noch zur Biogas-Herstellung genutzt werden. Ein internationales Forscherteam unter der Leitung des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie hat das Verhalten des Maisschädlings genauer unter Lupe genommen. Gemeinsam mit Wissenschaftlern der Universität Amsterdam und der Schwedischen Universität für Agrarwissenschaften ging die Jenaer Gruppe um David Heckel der Frage nach, wie der Lockruf der kleinen Schmetterlinge funktioniert.

Wie Mottenweibchen ihre Partner locken

Mottenweibchen produzieren ein Sexualpheromon, mit denen sie die Männchen ihres "Clans" aus großen Entfernungen anlocken können. Beim Maiszünsler unterscheidet man aber zwischen  E- und Z-Stämmen. Die Wissenschaftler wollten nun wissen, wie genau die männliche Motte die richtige Partnerin findet, wenn zwei sich ähnelnde weibliche Motten mit ihren Pheromonen locken.

Gehirn steuert Partnerwahl

Wie die Forscher im Fachjournal "PNAS" berichten, wird die Partnerwahl beim männlichen Maiszünsler nicht über das Geruchsorgan, sondern durch Veränderungen im Gehirn der Männchen gesteuert. „Dieses Ergebnis passt zu unseren früheren Studien, die zeigen, dass E- und Z-Männchen unterschiedliche Verbindungen zwischen dem Gehirn und Neuronen, die Pheromonrezeptoren beherbergen, aufweisen, erklärt Teun Dekker von der Schwedischen Universität für Agrarwissenschaften in Alnarp.

Die Geruchsorgane der männlichen Motten sind mit ganz außergewöhnlich empfindlichen Sinneshärchen ausgestattet, die wie Antennen die weiblichen Duftstoffe spüren. Neuronen aktivieren hier die Pheromonrezeptoren, wenn einzelne Duftkomponenten der ausgesendeten weiblichen Pheromone an diesen andocken. Bisher war allerdings unklar, wie es möglich ist, dass ein ganz bestimmter Pheromonrezeptor von nur einem einzelnen Duftstoff aktiviert werden kann.

Isomer-Stämme bestimmen Verhalten

Durch die Kreuzung der Stämme E und Z im Labor und durch die Kartierung der Gene, die für die männliche Pheromonvorliebe zuständig sind, konnten die Wissenschaftler schließlich nachweisen, dass die Pheromonrezeptoren bei der Partnerwahl kaum eine Rolle spielen. Die Vorliebe der Zünslermännchen für die Weibchen des gleichen Stamms wird vielmehr von ihrem Gehirn gesteuert. Anhand von Verhaltensstudien und Genanalysen konnten sie zeigen, dass hier Gene, die das Wachstum und die Entwicklung von Nervenzellen regeln, die Mottenmännchen auf die unterschiedlichen Isomer-Anteile reagieren lässt.

Die Forscher vermuten daher, dass die Weibchen der E- und Z-Stämme für die Männchen der beiden Stämme zwar gleich riechen, die unterschiedliche Verarbeitung der E- oder Z-dominierten Pheromone im Gehirn aber unterschiedliche Reaktionen auslöst. „Nachfolgende Studien zum winzigen und dennoch hochkomplexen Mottenhirn sollen jetzt weiteren Aufschluss darüber geben, wie sich die unterschiedlichen Pheromonsysteme tausender Mottenarten im Laufe der Evolution verändert und angepasst haben“, fasst David Heckel zusammen. Denn ein grundlegendes Verständnis der Pheromonkommunikation könnte – davon sind die Forscher überzeugt– zu einer besseren Schädlingskontrolle beitragen.

bb