Das Geheimnis der Symbiose der Olivenfliege entschlüsseln
Das Bakterium „Candidatus Erwinia dacicola“ ermöglicht es den Larven der Olivenfliege, sich von grünen Oliven zu ernähren, indem es deren natürliche Abwehrmechanismen überwindet.
Die Olivenfliege (Bactrocera oleae) ist der bedeutendste Schädling in Olivenhainen im Mittelmeerraum und weltweit.
Die Schäden werden durch ihre Larven verursacht, die sich von den Olivenfrüchten ernähren und erhebliche quantitative und qualitative Verluste bei Früchten und Öl verursachen.
Jedes Jahr ist der Schädling für mehr als 30 Prozent der Ernteausfälle aller Olivenkulturen im Mittelmeerraum verantwortlich, was jährlichen Verlusten von fast 3 Milliarden Euro entspricht.
Siehe auch: Studie deutet darauf hin, dass Stinkwanzen für mysteriösen Fruchtfall in Italien verantwortlich sindInsektizide sind seit langem das Mittel der Wahl gegen den Befall durch die Olivenfruchtfliege, ebenso wie bei vielen anderen Olivenschädlingen, beispielsweise dem Olivenmotte.
Umweltauswirkungen wie Toxizität für Nichtzielorganismen, Gewässerbelastung und Kontamination der menschlichen Nahrungskette haben dazu geführt, dass in jüngster Zeit durch die Umsetzung von EU-Vorschriften eine beispiellose Anzahl von Insektizidwirkstoffen vom Markt genommen wurde.
Darüber hinaus hat der weitverbreitete Einsatz von Pestiziden in Verbindung mit den kurzen Lebenszyklen der Schädlinge zur Entstehung resistenter Stämme geführt.
Im Gegensatz zu den meisten anderen Schädlingen ist die Olivenfliege jedoch fast vollständig auf ein symbiotisches Bakterium angewiesen, nämlich Candidatus Erwinia dacicola.
Die Insektenlarven benötigen diesen Symbionten, um sich von unreifen grünen Oliven zu ernähren, indem sie die natürlichen chemischen Abwehrstoffe der Olive, wie beispielsweise Oleuropein, überwinden; er ist zudem ein wichtiger Faktor für die Larvenentwicklung bei der Ernährung mit schwarzen Oliven.
Es steigert zudem die Eierproduktion bei erwachsenen Weibchen unter Stressbedingungen.
Aufgrund dieser einzigartigen Beziehung zwischen Insekt und Bakterium war Ca. E. dacicola Gegenstand jüngster Forschungen zu neuartigen Bekämpfungsmethoden.
(Foto: Alvesgaspar)
Es hat sich beispielsweise gezeigt, dass bestimmte antimikrobielle Verbindungen wie Kupferoxychlorid und Viridiol die symbiotische Beziehung stören können, was zu einer gestörten Larvenentwicklung und einer verminderten Widerstandsfähigkeit der adulten Tiere führt.
Eine neue, in Nature veröffentlichte Studie zielt darauf ab, eine umfassendere Wissensgrundlage zu schaffen, auf der aufgebaut werden kann, indem die bislang detaillierteste genetische Untersuchung der Olivenfliege und ihres Symbionten durchgeführt wird.
Die Studie untersuchte sowohl die biogeografischen Muster als auch die genetische Vielfalt beider Organismen in 54 Populationen, die sich über den Mittelmeerraum, Afrika, Asien und Amerika erstrecken.
Die Forscher identifizierten drei primäre bakterielle Haplotypen: htA, htB und htP.
Die Haplotypen htA und htB dominierten den Mittelmeerraum, wobei htA in den westlichen Populationen (z. B. Algerien, Marokko und auf der Iberischen Halbinsel) und htB in den östlichen Gebieten (z. B. Israel, Türkei und Zypern) vorherrschte.
Siehe auch: Kostengünstige Lösung zur Bekämpfung von Olivenschädlingen in der EntwicklungDie Populationen im zentralen Mittelmeerraum wiesen eine Mischung dieser Haplotypen auf, was auf eine Konfluenzzone hindeutet, die durch die Migration und Selektion von Olivensorten beeinflusst wurde.
Archäologische Funde deuten darauf hin, dass Oliven im östlichen Mittelmeerraum domestiziert wurden und sich nach Westen ausbreiteten. Die Forscher stellen fest, dass die genetischen Muster der Olivenfliege und ihres Symbionten mit diesen Bewegungen übereinstimmen, was darauf hindeutet, dass die menschliche Selektion von Olivensorten wahrscheinlich die Verbreitung und Anpassung des Schädlings und seines Symbionten beeinflusst hat.
So stimmt beispielsweise die genetische Vermischung der Populationen im zentralen Mittelmeerraum mit der Vermischung östlicher und westlicher Olivenlinien überein.
Der für Pakistan einzigartige Haplotyp htP unterstreicht ebenfalls eine alte geographische Trennung und evolutionäre Divergenz, wobei die geringere genetische Vielfalt des Symbionten im Vergleich zur Wirtsfliege auf eine langfristige Assoziation hindeutet, die durch selektiven Druck geprägt ist.
Die südafrikanischen Populationen waren ähnlich ausgeprägt, was die Evolutionsgeschichte der Fliege und ihres Wirts widerspiegelt.
Andere geographisch isolierte Populationen, wie jene auf Kreta, in Kalifornien und im Iran, waren besonders nützlich für die Modellierung von Ausbreitungs- und Anpassungsmustern.
Auf Kreta beispielsweise kommt trotz der Nähe zu östlichen Regionen überwiegend htA vor, was wahrscheinlich auf historische Isolation und begrenzten Genfluss zurückzuführen ist.
Kalifornische Populationen teilen sich Symbionten und Wirts-Haplotypen des östlichen Mittelmeers, was die Hypothese einer vom Menschen vermittelten Einführung aus der Türkei stützt.
Ebenso weisen iranische Populationen starke genetische Verbindungen zu Populationen im zentralen Mittelmeerraum auf, was auf eine jüngere Einschleppung und Ausbreitung innerhalb der Region hindeutet.
Die Forscher sind der Ansicht, dass dieses tiefere Verständnis der genetischen Struktur von Olivenfliegenpopulationen und ihren Symbionten gezielte Maßnahmen ermöglichen kann.
So könnten beispielsweise die unterschiedlichen genetischen Profile pakistanischer und südafrikanischer Populationen regionsspezifische Ansätze erforderlich machen.
Die Studie unterstreicht zudem das Potenzial, die Biologie der Symbionten im Schädlingsmanagement zu nutzen, beispielsweise durch die Störung der Rolle des Bakteriums bei der Überwindung der Abwehrmechanismen der Olive.