Ein Pilz kann den Borkenkäfer bekämpfen

Der Borkenkäfer kann riesige Schäden in Fichtenwäldern anrichten. Das gelingt unter anderem, weil er die Abwehrstoffe der Bäume umwandelt. Die Produkte schützen ihn dann vor Krankheitserregern, die Borkenkäfer befallen. Wie das funktioniert und umgangen wird, hat ein Team um Ruo Sun und Jonathan Gershenzon vom Max-Planck-Institut für chemische Ökologie in Jena analysiert.

Zur Abwehr von schädlichen Pilzen produzieren die Fichten Verbindungen, sogenannte phenolische Glykoside. Besonders hoch sind sie in derjenigen Rindenschicht konzentriert, die die Borkenkäfer besiedeln. Diese Schicht transportiert vor allem Zucker von den Blättern in die Wurzeln.

Einer der bekanntesten Borkenkäfer ist der Buchdrucker, lateinisch auch Ips typographus genannt, der vor allem Fichten befällt und immense Schäden anrichtet. Dieser Käfer nimmt die Abwehrstoffe der Fichten auf und wandelt sie in noch stärkere Bekämpfungsmittel gegen Krankheitserreger um, wie das Team im Journal «Proceedings» der US-nationalen Akademie der Wissenschaften («PNAS») beschreibt. «Wir hatten nicht erwartet, dass die Käfer die Abwehrstoffe der Fichte so gezielt in noch giftigere Derivate umwandeln können», sagte Erstautorin Ruo Sun.

Meiste Feldversuche bislang erfolglos

Im nächsten Schritt untersuchte das Team die Wirkung der Käferabwehrstoffe auf den Pilz Beauveria bassiana, der Käfer und andere Insekten befällt. Der Pilz wird der Studie zufolge häufig als biologisches Bekämpfungsmittel anstelle herkömmlicher Insektizide eingesetzt und wurde auch hinsichtlich seines Potenzials zur Bekämpfung von Borkenkäferplagen untersucht. Die meisten Feldversuche seien jedoch erfolglos verlaufen. 

Das Team isolierte nun jedoch zwei Pilze, die Käfer in den Fraßgängen befallener Bäume und im Labor abgetötet hatten. Beide wurden als Stämme von Beauveria bassiana identifiziert.

Bestimmte Pilzstämme können Borkenkäfer infizieren

«Obwohl dieser Pilz in der Vergangenheit bei der Bekämpfung von Borkenkäfern nicht sehr wirksam war, fanden wir Stämme dieses Pilzes, die Borkenkäfer auf natürliche Weise infiziert und getötet hatten. Wir wollten daher genauer untersuchen, wie sie die Käfer erfolgreich infizieren und töten konnten», erläuterte Sun. 

Diese Pilzstämme konnten das Abwehrmittel der Käfer in zwei Schritten umbauen und somit entgiften. Die entstehenden Produkte - Methylglukosid-Derivate - sind für den Pilz unschädlich. «Die erfolgreiche Infektion von Borkenkäfern mit Beauveria bassiana ist auf einen hochspezifischen Entgiftungsweg des Pilzes zurückzuführen», erläuterte Sun. 

«Wir haben gezeigt, wie ein Borkenkäfer die Abwehrsubstanzen eines Baumes nutzen kann, um sich gegen seine eigenen Feinde zu verteidigen. Da jedoch einer der Feinde, der Schlauchpilz Beauveria bassiana, die Fähigkeit entwickelt hat, diese antimikrobiellen Abwehrstoffe zu entgiften, kann er den Borkenkäfer erfolgreich infizieren und dem Baum so im Kampf gegen die Borkenkäfer helfen», fasste Studienleiter Gershenzon die Ergebnisse zusammen.

«Nun, da wir wissen, welche Stämme des Pilzes die antimikrobiellen Phenolverbindungen des Borkenkäfers tolerieren, können wir diese Stämme einsetzen, um Borkenkäfer besser zu bekämpfen», hofft Sun. 

Untersuchungen an B. bassiana-Stämmen zeigten nach Studienangaben, dass diese häufig in ihrer Gefährlichkeit für Borkenkäfer variieren, was auf stammspezifische Unterschiede in der Geschwindigkeit der Giftzerstörung zurückzuführen sein könnte. Das Team schlägt vor, nach weiteren Stämmen zu suchen. «Unsere Ergebnisse liefern eine biochemische Grundlage für den Einsatz von B. bassiana zur Bekämpfung von Borkenkäferbefall an Fichten und anderen Nadelbäumen», schreibt das Team. Es sei jedoch noch weitere Forschung erforderlich.