Risiko für den Weinbau erfassen Zikaden an der Metall-Leine zeigen, wie Pflanzen sich anstecken

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Julius-Kühn-Institut Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen (JKI)

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Auch Pflanzen können krank werden. So wie die Zecken oder Mücken Erreger an den Menschen abgeben, so können auch Pflanzensauger bei ihrer Mahlzeit Bakterien in ihren Wirt übertragen. Diesen Prozess haben Forscher vom Julius-Kühn-Institut mithilfe von metallisch angeleinten Zikaden untersucht.

Für den Olivenanbau in Süditalien war es verheerend: Das so genannte Feuerbakterium (Xylella fastidiosa) hat Millionen von Bäumen in Apulien zerstört. Es blockiert die Wasserleitungsbahnen der befallenen Pflanzen, sodass diese schließlich vertrocknen und absterben. Übertragen wird das Bakterium von Zikaden, die Nährstoffe aus diesen Leitungsbahnen, dem so genannten Xylem, saugen. Das ist nicht nur für Olivenbäume in Italien ein Problem, sondern auch für die deutsche Landwirtschaft: X. fastidiosa befällt nämlich mehr als 300 weitere Pflanzenarten, darunter auch Weinreben. Und Xylem-saugende Zikaden-Arten gibt es auch hierzulande.

Abwehrmechanismus im Tabak

Pflanzen schlagen Zikaden mit eigener Chemiekeule

„Alle Xylem-saugenden Zikaden-Arten haben die prinzipielle Fähigkeit, das Bakterium aus dem Pflanzensaft aufzunehmen und zu übertragen“, erklärt Anna Markheiser vom Julius-Kühn-Institut (JKI), dem Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen. Ihre Forschungsgruppe mit Partnern aus Italien und Spanien hat einen Standard zur Analyse des Fraßverhaltens von Xylemsaugern mittels Elektro-Penetographie (Electrical Penetration Graph, EPG) entwickelt. Damit untersuchten sie den bereits bekannten Überträger an Olivenbäume, die Wiesenschaumzikade (Philaenus spumarius), sowie potenziell neue Vektoren an Weinreben.

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Über die EPG-Wellenmuster lässt sich das Saugverhalten der verschiedenen Arten vergleichen – von der Häufigkeit, mit der die Insekten mit ihrem Saugrüssel (Stilett) die Pflanze anstechen, bis zur Intensität des Fraßes im Xylem. Dies ermöglicht einen tieferen Einblick in die Übertragungsbiologie und -ökologie von Feuerbakteriums und seinen Vektoren.

Die Methode der Elektro-Penetographie

An Pflanzen saugende Insekten wie Zikaden oder Blattläuse stechen mit ihrem Stilett wie mit einem Strohhalm die Pflanze an, um an Wasser und Nährstoffe zu gelangen. Bei der Elektropenetographie werden die Insekten an einen elektrischen Schaltkreis angeschlossen, der sich schließt, sobald das Stilett den leitfähigen Pflanzensaft erreicht.

Bei der Messung des elektrischen Stroms entstehen charakteristische Wellenmuster, die den unterschiedlichen Aktivitäten des Saugvorgangs wie dem Anstechen verschiedener Gewebearten, Abgabe von Speichel oder Schlucken zugeordnet werden können. Da die Insekten dabei Pflanzenkrankheiten übertragen können, wird das Verfahren zur Untersuchung der Interaktion zwischen Wirtspflanze, Vektor und Pathogen eingesetzt.

Übertragungsrisiko von Pflanzenkrankheiten besser verstehen

Die nun veröffentlichte Studie zeigt, dass die in Europa verbreiteten Schaumzikaden und Schmuckzikaden eine unterschiedliche Fraßdynamik an Reben aufweisen. Das legt ein unterschiedliches Übertragungsrisiko des Bakteriums durch diese Gruppen nahe. In Europa wurde bisher nur die Wiesenschaumzikade als Vektor an Rebe bestätigt. Diese Art ist auch in Deutschland weit verbreitet. Allerdings sind hier keine Vorkommen von Feuerbakterien bestätigt. Deutschland gilt somit zurzeit als befallsfrei.

Zikaden übertragen neben dem Feuerbakterium aber auch andere Erreger von Pflanzenkrankheiten. Daher wird die Methodik am JKI-Fachinstitut für Pflanzenschutz in Obst- und Weinbau dazu genutzt, die Vektor-Wirtspflanzen-Assoziation von anderen Pflanzenschädlingen wie den Phloemsaugern zu verstehen. Dazu zählt etwa die Schilf-Glasflügelzikade Pentastiridius leporinus, die das „Syndrom der niedrigen Zuckergehalte“ (Syndrome Basses Richesses, SBR) an Zuckerrüben und Kartoffeln überträgt. (clu)

Originalpublikation: Markheiser, Anna; Santoiemma, Giacomo; Fereres, Alberto; Kugler, Sanela; Maixner, Michael; Cornara, Daniele: DC-EPG assisted comparison of European spittlebugs and sharpshooters feeding behaviour on grapevine. Journal of Applied Entomology. 1-13; DOI: 10.1111/jen.13098

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