Ausbreitung von Mikrosporidien in Forstinsekten

Parasitische Organismen können die Verteilung und Häufigkeit von Arten bestimmen, deren Invasion in neue Habitate ermöglichen oder verhindern, die Vermehrung und das Verhalten ihrer Wirtsarten beeinflussen. Krankheitserreger der Insekten, wie Viren, Bakterien, Pilze oder Mikrosporidien können teils massenhafte Mortalität von nützlichen oder schädlichen Insekten hervorrufen. Viele Insektenpathogene besitzen daher Potential in der biologischen Schädlingskontrolle. In dem beantragten Projekt wollen wir die bislang kaum untersuchte räumliche Ausbreitung von insektenpathogenen Mikrosporidien in ihrer Wirtspopulation anhand eines Modellsystems - bestehend aus der Mikrosporidie Nosema lymantriae und dem forstschädlichen Schwammspinner, Lymantria dispar - nachvollziehen. Voran-gegangene, eigene Studien zeigten, wie N. lymantriae von erkrankten auf gesunde Raupen dieses Schmetterlings übertragen wird. Nun wollen wir sowohl im kleinen als auch im großen Maßstab, d.h. an getopften Pflanzen bzw. in Eichenwäldern zeigen, wie sich das Pathogen in der Wirtspopulation ausbreitet. Ein von uns entwickeltes, mathematisches Modell, das die Übertragung auf kleiner räumlicher Skala - einem jungen Eichenbaum - für ein Jahr simuliert, soll basierend auf experimentell ermittelten Daten um eine räumliche und zeitliche Komponente sowie abiotische Einflussfaktoren, wie zum Beispiel Regen, erweitert werden. In einem ersten Schritt werden wir daher messen, wie weit sich Mikrosporidien innerhalb kurzer Zeit ausbreiten können. Faktoren, wie die Distanz zwischen den Bäumen, Regen oder die Dichte der Larven, werden dabei ursächlich mitbetrachtet. In einem nächsten Schritt werden wir auf Versuchsflächen in Eichenwäldern experimentelle Populationen des Schwammspinners etablieren und darin mit Nosema infizierte Larven freisetzen. Wir werden die Ausbreitung der Mikrosporidie verfolgen und diese Daten für die Validierung des erweiterten Modells nutzen. Ein weiterer Aspekt unserer Arbeit wird der Einfluss von Bacillus thuringiensis auf die Wirt- Parasit-Beziehung sein. B. thuringiensis-Präparate werden häufig in der biologischen Schädlingskontrolle eingesetzt. Wir wollen in diesem Zusammenhang untersuchen, wie B. thuringiensis die Interaktionen zwischen N. lymantriae and dem Schwammspinner beeinflusst und welche Konsequenzen sich aus einer B. thuringiensis- Anwendung für die Mikrosporidien-Übertragung und -Ausbreitung im Feld ergeben. Mit Hilfe unseres Modells wollen wir auch diese Interaktionen am Computer nachvollziehen.

Parasitische Organismen können die Verteilung und Häufigkeit von Arten bestimmen, deren Invasion in neue Habitate ermöglichen oder verhindern sowie die Vermehrung und das Verhalten ihrer Wirtsarten beeinflussen. Krankheitserreger der Insekten, wie Viren, Bakterien, Pilze oder Mikrosporidien können teils massenhafte Mortalität von nützlichen oder schädlichen Insekten hervorrufen. Viele Insektenpathogene besitzen daher Potential in der biologischen Schädlingskontrolle. In dem Projekt untersuchten wir die räumliche Ausbreitung von insektenpathogenen Mikrosporidien in ihrer Wirtspopulation anhand eines Modellsystems bestehend aus der Mikrosporidie Nosema lymantriae und dem forstschädlichen Schwammspinner, Lymantria dispar. In einem ersten Schritt wurde gezeigt, wovon die Ausbreitung von Mikrosporidien auf kleiner räumlicher Skala abhängt. Wir waren in der Lage zu zeigen, dass die zum einen Wanderfreudigkeit noch gesunder oder gerade infizierter Larven entscheidend die räumliche Ausbreitung von Mikrosporidien beeinflusst. Mobilere Larven hatten ein höheres Risiko der Ansteckung als weniger mobile Larven. Außerdem beeinträchtigte der Krankheitsfortschritt die Mobilität der Larven negativ, beeinflusste die Verteilung der Kadaver und somit schlussendlich die Transmission. Ebenso beeinflusste die Dichte der Larven die Krankheitsübertragung, da eine hohe Dichte zu vermehrtem Wandern auch der infizierten Larven führte. Dagegen hatte Regen keinerlei Einfluss auf die Ausbreitung der Mikrosporidien. In weiteren Experimenten etablierten wir auf Versuchsflächen in Eichenwäldern experimentelle Populationen des Schwammspinners und setzten darin mit Mikrosporidien infizierte Larven frei, die weitere Larven derselben und auch der Folgegeneration ansteckten. Ein weiterer Aspekt unserer Arbeit war der Einfluss von Bacillus thuringiensis auf die Wirt-Parasit-Beziehung. B. thuringiensis-Präparate werden häufig in der biologischen Schädlingskontrolle eingesetzt. Wir waren in der Lage zu zeigen, dass eine zeitgleiche Infektion von Schwammspinnerlarven mit der Mikrosporidie and B. thuringiensis zu einer geringeren Sporenproduktion bei der getesteten Mikrosporidie führt und der Infektionserfolg von beiden Pathogenen verringert sein kann.