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Untersuchungen zur Infektionsbiologie und Heritabilität von Infektionsparametern entomopathogener Nematoden bei Larven der Maikäfer (Melolontha spp.) sowie zur Charakterisierung der Nematoden durch DNA-Fingerprinting
| Content Provider | Semantic Scholar |
|---|---|
| Author | Berner, Martin |
| Copyright Year | 2003 |
| Abstract | Entomopathogene Nematoden (Fadenwurmer) der Gattungen Heterorhabditis und Steinernema werden zur biologischen Bekampfung von im Boden lebenden Schadinsekten eingesetzt. Die infektiosen Larven dieser Nematoden (Dauerlarven) beherbergen in ihrem Darm symbiotische Bakterien, die fur die pathogene Wirkung verantwortlich sind. Die vorliegende Arbeit untersucht die Infektionsbiologie und Wirkbedingungen dieser Nematoden bei Larven (Engerlingen) des Feld- und Waldmaikafers (Melolontha melolontha und M. hippocastani) sowie des Junikafers (Amphimallon solstitialis). Es wurden verschiedene Nematodenarten und -stamme getestet und bei zwei Arten wurde gepruft, ob deren Wirksamkeit durch Selektion gesteigert werden kann. Die aus den USA stammende Art S. glaseri und ein neu in Marokko isolierter Steinernema-Stamm hatten mit 60-85% bei 1000 applizierten Dauerlarven pro Engerling die groste Wirksamkeit. Die Heterorhabditis-Stamme erreichten nur 5-25%. Eine Vorinfektion der Engerlinge mit Rickettsien erhohte jedoch die Wirksamkeit um den Faktor 3-6. In lehmigem Bodensubstrat war die Wirksamkeit beider Nematodenarten deutlich geringer als in sandigem. Das L2-Stadium der Engerlinge war deutlich anfalliger als das L3-Stadium. Die Infektiositat von H. bacteriophora (kommerzieller Hybrid-Stamm, E-Nema) gegenuber Larven des Feldmaikafers lies sich durch Selektion uber Wirtspasssagen nicht steigern, die ermittelte realisierte Heritabilitat war nahezu null. Im Gegensatz hierzu konnte bei S. glaseri (North Carolina) die Infektiositat durch 10 Wirtspassagen um den Faktor 9-15 gesteigert werden, die ermittelte realisierte Heritabilitat war etwa 0,7. Auffallig war, dass die Lange der Dauerlarven von S. glaseri wahrend der Selektion um etwa 20% zunahm und der Fettgehalt dieser Dauerlarven signifikant erhoht war. Die Selektionswirkungen lassen sich durch die unterschiedlichen Befallsstrategien deuten. H. bacteriophora hat grosere Schwierigkeiten, in einen Engerling einzudringen. Es penetrieren nur wenige Dauerlarven, aber bereits 1-3 im Hamocoel genugen, um den Engerling durch die hoch virulenten symbiotischen Bakterien zu toten („Einzelkampfstrategie“). Die geringe Uberlebensrate primar penetrierter Dauerlarven und weitere exo- und endogene Faktoren wurden als Ursache fur die schwankende Wirksamkeit und das Ausbleiben einer positiven Selektionswirkung diskutiert. Bei S. glaseri penetriert eine grosere Zahl von Dauerlarven und die Uberlebensrate primar penetrierter Dauerlarven ist hoher. Durch die geringe Virulenz der symbiotischen Bakterien ist eine Mindestzahl von etwa 15-50 penetrierten Dauerlarven notig, um den Engerling zu toten („Gruppenstrategie“). Zur Uberprufung, ob sich die Selektionslinien und Re-Isolate von Freilandapplikationen anhand von molekularen Markern von den Ausgangsstammen unterscheiden lassen, wurden die Methoden der RAPD-PCR (random amplified polymorphic DNA - polymerase chain reaction) und der ISSR-PCR (inter simple sequence repeats) angewandt. Die mittels der RAPD- bzw. der ISSR-PCR-Analyse ermittelte durchschnittliche genetische Distanz zwischen den Arten H. bacteriophora, H. marelatus, H. megidis, S. arenaria, S. feltiae, S. glaseri und C. elegans betrug 76 bzw. 80%. Die Distanzen waren fur beide Methoden ahnlich, die Reproduzierbarkeit bei der ISSR-PCR-Methode jedoch deutlich besser. Innerhalb der Arten waren die Distanzen bei der ISSR-PCR-Analyse fur H. bacteriophora (13 Stamme) etwa 48%, bei H. megidis (4 Stamme) etwa 11% und bei S. glaseri (3 Stamme) 31%. Bei den im Kaiserstuhl (Suddeutschland) aus Larven des Feldmaikafers isolierten Nematoden handelte es sich um zwei deutlich unterscheidbare Stamme bzw. Genotypen der Art H. bacteriophora. Bei dem Steinernema-Stamm aus Marokko scheint es sich um eine eigene Art zu handeln, die mit S. arenaria und S. feltiae naher verwandt ist als mit S. glaseri. Die 20 Inzuchtlinien des H. bacteriophora-Hybridstammes PS7 hatten eine durchschnittliche Distanz von 19%. Ein Zusammenhang zwischen der Distanz einzelner Inzuchtlinien und deren Infektiositat bzw. Penetrationsaktivitat bei Larven des Mehlkafers (Tenebrio molitor) war nicht zu erkennen. Die Distanz zwischen dem Ausgangsstamm der Selektion und der Selektionslinie betrug bei H. bacteriophora 23% und bei S. glaseri 26%. Genetische Veranderungen wahrend der Selektion waren also nachweisbar. Die Distanz zwischen dem applizierten, kommerziell produzierten Ausgangsstamm von H. bacteriophora (E-Nema, Raisdorf, Deutschland) und drei seiner von verschiedenen Standorten re-isolierten Linien betrug 35%. Diese groseren Distanzen bei den Re-Isolaten weisen auf einen hoheren Selektionsdruck unter Freilandbedingungen hin. Die ISSR-PCR-Methode ist demnach dazu geeignet, geografische Stamme entomopathogener Nematoden als auch Inzuchtlinien, Selektionslinien bzw. Re-Isolate innerhalb eines Stammes zu unterscheiden. Bei den sequenzierten ISSR-PCR-Produkten waren keine codierenden DNA-Abschnitte nachweisbar. |
| File Format | PDF HTM / HTML |
| DOI | 10.11588/heidok.00004011 |
| Alternate Webpage(s) | http://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/4011/1/Dissertaion_A4.pdf |
| Alternate Webpage(s) | https://doi.org/10.11588/heidok.00004011 |
| Language | English |
| Access Restriction | Open |
| Content Type | Text |
| Resource Type | Article |
