Maisschädlinge sind weltweit die größten Feinde der Landwirte. Sie sind für verheerende Ernteausfälle verantwortlich und lassen sich kaum bekämpfen. Zu den hartnäckigsten Fraßfeinden zählt der Westliche Maiswurzelbohrer Diabrotica virgifera virgifera, der die Pflanze, wie der Name schon andeutet, an der Wurzel attackiert. Der ursprünglich aus Mittelamerika stammende Schädling setzt Europas Maisbauern seit Jahren heftig zu. Sämtliche Versuche, ihm mit biologischen Waffen den Garaus zu machen, waren wenig erfolgreich. Weder insektenpathogene Fadenwürmer, sogenannte Nematoden, noch neu gezüchtete Maissorten mit mehr Abwehrstoffen, konnten den Westlichen Maiswurzelbohrer abschrecken.

Maisschädling nutzt Waffen vom Mais zum eigenen Schutz

Forscher vom Max-Planck-Institut für chemische Ökologie in Jena und der Universität Bern haben nun herausgefunden, warum bisherige Maßnahmen scheiterten. Wie das Team im Fachjournal „eLife" berichtet, können die Larven des Käfers Abwehrstoffe, welche die Maispflanzen über ihre Wurzeln abgeben, in ungiftiger Form speichern und diese Gifte bei Bedarf aktivieren und zu ihrer eigenen Verteidigung einsetzen. „Unsere Arbeit veranschaulicht, wie ein spezialisierter Schädling, der verheerenden Schaden im Maisanbau anrichtet, die Fähigkeit entwickelt hat, die Hauptabwehrstoffe seiner Wirtspflanze zu missbrauchen, um sich selbst vor seinen natürlichen Feinden im Boden zu schützen", sagt die Leiterin der Studie, Christelle Robert.

Zuckermolekül macht giftigen Abwehrstoff harmlos

Hinter der Unantastbarkeit des Schädlings verbirgt sich also eine ausgeklügelte Verteidigungsstrategie, die das Forscherteam um Roberts entschlüsselte. „Wir konnten zeigen, dass der Maiswurzelbohrer durch das Hinzufügen eines Zuckermoleküls an ein Benzoxazinoid-Abbauprodukt verhindert, dass Giftstoffe gebildet werden. Larven des Maiswurzelbohrers geben diese neue Verbindung direkt ab, um Nematoden, die als natürliche Antagonisten gegen die Schädlinge eingesetzt werden, abzuwehren“, so Roberts weiter. Der Studie zufolge können die Käferlarven außerdem die ungiftige Form eines weiteren Benzoxazinoids speichern und in eine giftige Substanz umwandeln, um sich vor angreifenden Nematoden zu schützen. „Dank der neuen Studie können wir genau diagnostizieren, warum die Bekämpfung mit Nützlingen nicht funktioniert. Der Schädling ist mit den Abwehrstoffen der Pflanze einfach zu gut geschützt“, sagt Roberts.

Neuzüchtungen förderten Schädlingsbefall

Auch konnten die Forscher klären, warum die Züchtung von Maissorten, die mehr Benzoxazinoide für ihre Verteidigung produzieren, den Maisschädling ebenfalls nicht schaden konnten. „Da der Maiswurzelbohrer unempfindlich gegen die Abwehrstoffe ist und sie sogar nutzt, um resistent gegen die Nematoden zu werden, würden solche Maispflanzen das Problem noch verschlimmern“, fasst Jonathan Gershenzon vom Max-Planck-Institut für chemische Ökologie zusammen.

Genetische Ursachen der Verteidigungstaktik im Blick

Die Misserfolge bei der Bekämpfung des Maisschädlings zeigen, wie schwer dieser zu bekämpfen ist. Mit der Studie liefern die Forscher jedoch die Grundlage, um der Schädlingsplage zukünftig besser Herr zu werden. Als nächstes wollen die Wissenschaftler untersuchen, welche Gene oder Enzyme den Westlichen Maiswurzelbohrer dazu befähigen, die Verteidigung von Maispflanzen auszutricksen, um das eigene Überleben zu sichern.

bb