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Agrarforschung

Nachweis des Vorkommens und der Verbreitung neuer Rassen des
Schwammspinners in Baden-Württemberg

Universität Stuttgart-Hohenheim, Institut für Phytomedizin
Annette Reineke und Claus P.W. Zebitz                         
September 1994 - Dezember 1996

Problemstellung

Während der letzten Massenvermehrung des Schwammspinners Lymantria dispar L. in den Jahren 1993 und 1994 wurde der Verdacht geäußert, in Südwestdeutschland könnte eine 'aggressivere' asiatische Rasse eingewandert oder eingeschleppt worden sein. Diese Hypothese wurde vor allem durch die massenhaften Beobachtungen fliegender Schwammspinnerweibchen gestützt, wobei Flugfähigkeit eine Eigenschaft ist, die bislang in Mitteleuropa in diesem Umfang (anscheinend) noch nicht beobachtet und bislang nur Weibchen der 'asiatischen Rasse' dieses Insekts zugesprochen wurde. Sollte sich die Annahme bestätigen, daß es sich bei diesen fliegenden Weibchen tatsächlich um Schwammspinner der asiatischen Rasse handelt, so ist die Gefahr erneuter Massenvermehrungen erhöht, da der asiatische Genotyp neben einer höheren Ausbreitungstendenz durch Weibchenflug auch ein weiteres Nährpflanzenspektrum hat. Da eine eindeutige Unterscheidung zwischen unterschiedlichen Rassen nach "klassischen” morphologischen Merkmalen nicht möglich ist, kann eine zweifelsfreie Aussage über das tatsächliche Vorkommen und die Verbreitung des asiatischen Schwammspinner-Genotyps und von Hybriden beider Rassen nur über den Einsatz molekularer Marker getroffen werden.

Ziel

Ziel des Forschungsvorhabens war es, zum einen über den Einsatz von DNA-analytischen Methoden gesicherte Aussagen über die tatsächliche Ausbreitung der asiatischen Schwammspinnerrasse im südwestdeutschen Verbreitungsgebiet treffen zu können, und zum anderen biologische Parameter wie unterschiedliches Fraßpflanzenspektrum der Larven und Flugfähigkeit der Weibchen vergleichend zwischen L. dispar-Individuen aus verschiedenen geographischen Herkünften zu untersuchen.

Untersuchungsmethode

Im Sommer 1994, 1995 und 1996 wurden mit Hilfe von Pheromonfallen Schwammspinnersammlungen in insgesamt 21 Forstbezirken Baden-Württembergs und in drei weiteren von der Kalamität 1993/'94 betroffenen Bundesländern durchgeführt. Museumsexemplare und frisches L. dispar-Material aus dem nordamerikanischen, asiatischen und europäischen Verbreitungsgebiet dieses Tieres ergänzten die Analyse. Als DNA-Fingerprinting Methode wurde zum einen eine Variante der Polymerasekettenreaktion (PCR), die sogenannte RAPD-PCR Technik (random amplified polymorphic DNA) eingesetzt, anhand derer erfolgreich nordamerikanische und asiatische Schwammspinnergenotypen unterschieden werden konnten. Ergänzend zu den RAPD-Analysen wurde in den vorliegenden Untersuchungen als neuer molekularer Marker Typ die Technik der AFLP-Marker (amplified fragment length polymorphism) eingesetzt, anhand derer zusätzliche Informationen über das Ausmaß genetischer Variabilität zwischen L. dispar-Individuen aus verschiedenen geographischen Herkünften gewonnen werden können.

Um Unterschiede in biologischen Parametern von verschiedenen L. dispar-Rassen zu ermitteln, wurden Larven aus China, Rumänien, Rheinland-Pfalz und Baden-Württemberg ad libitum mit fünf verschiedenen autochthonen Baumarten (Quercus robur, Malus spp., Fagus silvatica, Pinus sylvestris, Picea abies) gefüttert. Während der Präimaginalphase wurden die Parameter Anzahl der Larvenstadien, Entwicklungsdauer und Puppengewicht sowie die Indizes zur relativen Wachstumsrate und zur Umwandlung von aufgenommenem Futter ermittelt.

Die Untersuchungen zur Flugfähigkeit weiblicher L. dispar-Tiere fanden sowohl unter Tages- als auch Nachtbedingungen statt. Als flugfähig galten nur Weibchen, die aktiv und ohne Bodenkontakt mehrere Meter horizontalen Fluges zurücklegen konnten. Nur flügelschlagende, flatternde oder von Kanten herabsegelnde Weibchen wurden nicht als flugfähig gewertet.

Ergebnis

1. Von den vier untersuchten RAPD-Primern zeigten drei Primer in allen untersuchten asiatischen Referenzpopulationen diagnostische Banden, die in den L. dispar-Isolaten aus Nordamerika bzw. in älteren Isolaten aus Deutschland nicht auftraten. Anhand dieser charakteristischen asiatischen Banden aus der RAPD-PCR können an den 21 untersuchten Forstbezirken Baden-Württembergs bis zu 45% der untersuchten L. dispar-Individuen als Asiaten und bis zu 75% als Hybriden identifiziert werden. Die in Nordamerika entwickelten molekularen Marker aus der RAPD-PCR würden demnach deutliche Hinweise auf eine Vermischung asiatischen und europäischen Schwammspinnergenoms im gesamtdeutschen Verbreitungsgebiet geben. Einschränkend gilt hierbei allerdings, daß bis auf eine Ausnahme (West-Slowakei) mit RAPD-Primern in keinem der europäischen Untersuchungsgebiete ausschließlich der nicht-asiatische Genotyp nachgewiesen werden konnte, was bei der nordamerikanischen Referenzpopulation allerdings immer der Fall war.

2. Erste Versuche zur Eignung der neuen AFLP-Marker-Technik in der Rassendifferenzierung von Insekten zeigen, daß mit Hilfe dieser Methode eine Vielzahl von Polymorphismen zwischen L. dispar-Individuen detektiert werden kann, was den Einsatz dieser Methode zur Charakterisierung von intraspezifischer Variabilität auch bei Insekten bestärkt. Weitere AFLP-Analysen sind in Bearbeitung, um in Zukunft sicher zwischen verschiedenen L. dispar-Rassen differenzieren zu können.

3. Die Untersuchungen hinsichtlich Entwicklungsunterschieden von L. dispar-Larven verschiedener geographischer Herkünfte auf Laub- und Nadelbäumen erbrachten folgende signifikante Unterschiede: Männliche Tiere der Herkunft China wiesen vergleichsweise mehr Larvenstadien auf dem Wirt Malus spp. auf, hatten ein höheres Puppengewicht nach Entwicklung auf P. sylvestris und einen signifikant höheren Futterverwertungsindex von Q. robur als Tiere der anderen Herkünfte. Dagegen konnten sich männliche Tiere aus Rheinland-Pfalz signifikant schlechter auf der Wirtspflanze P. sylvestris entwickeln, was durch eine kurze Entwicklungsdauer und eine geringe relative Wachstumsrate deutlich wurde.

4. Alle untersuchten L. dispar-Weibchen der Herkünfte China und Baden-Württemberg waren in zwei Untersuchungsjahren flugaktiv, wohingegen alle Weibchen aus Rumänien und Rheinland-Pfalz nicht in der Lage waren, selbständigen Flug zurückzulegen. Dabei wurde die Flugaktivität bzw. -inaktivität sowohl unter Tages- als auch Nachtbedingungen beibehalten. Die Fütterung mit unterschiedlichen Vorzugspflanzen hatte ebenfalls keinen Einfluß auf die Flugaktivität, obwohl das Weibchengewicht aufgrund der Futtereignung der Wirtspflanzen sehr stark variierte.

Konsequenzen für die Praxis

Die bisher eingesetzten molekularen Marker aus der RAPD-PCR geben Hinweise auf eine Vermischung asiatischen und europäischen Schwammspinnergenoms im gesamtdeutschen Verbreitungsgebiet dieses Forstschädlings. Um in Zukunft sicher zwischen asiatischer und europäischer L. dispar-Rasse differenzieren zu können und die Ergebnisse der RAPD-PCR endgültig zu verifizieren sind derzeit weitere Analysen mit AFLP-Markern in Bearbeitung.

Da Tiere aus dem asiatischen Verbreitungsraum von L. dispar (China) sich in der vorliegenden Studie auf den angebotenen Laub- und Nadelbäumen signifikant besser entwickeln konnten, als Larven südwestdeutscher und osteuropäischer Herkunft kann vermutet werden, daß die asiatische L. dispar-Rasse aufgrund einer höheren ökologischen Plastizität bezüglich verschiedener Nahrungsquellen möglicherweise auch eher in der Lage ist, neue Lebensräume zu besiedeln.

Weiterhin zeigen die Untersuchungen zur Flugfähigkeit von Schwammspinnerweibchen, daß Flugaktivität von L. dispar-Weibchen durchaus eine Eigenschaft ist, die deutliche Unterschiede zwischen einzelnen Herkünften erkennen läßt und innerhalb der Populationen zumindest über einen kurzen Zeitraum hinweg (2 Jahre) beibehalten wird. Dabei kann aufgrund dieser Untersuchung nicht eindeutig geklärt werden, ob die Flugaktivität der baden-württembergischen Population auf einer (kürzlichen) Vermischung mit asiatischem Schwammspinnergenom beruht. Möglicherweise sind Weibchen dieser Herkunft potentiell immer flugaktiv, zeigen diese Verhaltensweise aber nur unter bestimmten Umweltbedingungen.

 

Literatur:
Abschlußbericht als Kurzfassung, April 1997

 

Fördernde Institution:MLR

Förderkennzeichen:  55 - 94 . 28 




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