Bitterstoffe verderben Eichenwicklerraupen den Appetit

Bäume haben ein riesiges Arsenal an Möglichkeiten, um die Schädlinge, die sie befallen, unter Kontrolle zu halten. Im Laufe der Evolution haben beispielsweise einige Stieleichen (Quercus robur) die Fähigkeit entwickelt, beim Angriff von Eichenwicklern (Eichenwickler, Tortrix viridana), deren Raupen die Bäume vollständig entlauben können, flüchtige Signalstoffe freizusetzen.

Diese chemischen Substanzen hindern die Eichenspinnerweibchen daran, den Wirtsbaum zu finden und Eier zu legen. Dies ist jedoch nicht die einzige Verteidigungsstrategie. Eichenblätter enthalten eine Vielzahl von sekundären Pflanzenstoffen, sogenannte sekundäre Pflanzenstoffe, die für den Baum nicht essentiell sind, aber eine wichtige Rolle bei der Wechselwirkung zwischen Pflanze und Insekten spielen. Einige dieser niedermolekularen Verbindungen können Eichenwicklerraupen buchstäblich den Appetit verderben und ihr Wachstum beeinträchtigen.

Forscher des Thünen-Instituts für Forstgenetik in Großhansdorf und von Helmholtz München haben nun das „Gesamtpaket“ dieser im Stoffwechsel von Bäumen gebildeten chemischen Substanzen – das sogenannte Metabolom – genauer unter die Lupe genommen. Dazu verglichen sie Eichen, die stark von Raupen des Eichenwicklers befallen sind, mit solchen, die einen Befall relativ gut vertragen. Lassen sich Unterschiede im Blattmetabolom zwischen den anfälligen und den resistenten Bäumen finden?

„Resistente Eichen investieren mehr Ressourcen in die Synthese bitterer Polyphenole. Diese erschweren als sogenannte Fresshemmer die Verdaulichkeit der Blätter für die Raupen“, sagt Dr. Hilke Schröder vom Thünen-Institut für Forstgenetik. Auch Speichel und Kot der Raupen nahmen die Forscher genauer unter die Lupe, um herauszufinden, was mit den Blattbestandteilen während und nach der Verdauung passiert.

Sie fanden heraus, dass sekundäre Pflanzenstoffe (z. B. Flavonoide; eine Gruppe, die zu den Polyphenolen gehört) länger erhalten bleiben und nicht so schnell abgebaut werden wie Verbindungen aus dem Primärstoffwechsel (z. B. Kohlenhydrate). Darüber hinaus weisen die Stoffwechselreaktionen auf unterschiedliche Abbauwege der Larven für die Blätter der resistenten oder anfälligen Eichen hin.

Interessant waren auch die Mikroorganismen im Darm der Insekten (das sogenannte Mikrobiom), da die Darmflora eine entscheidende Rolle bei der Verdauung spielt. Die Forscher fütterten Eichenmotten über mehrere Generationen mit Blättern, die entweder nur von anfälligen Eichen oder nur von resistenten Eichen stammten. Interessanterweise blieb die Zusammensetzung der Mikroorganismen im Darm relativ konstant, unabhängig von der Art der Blätter, von denen sich die Raupen ernährten.

Dies deutet darauf hin, dass die Darmflora relativ stabil ist und sich wenig an die verfügbare Nahrung anpasst. Trotzdem konnten die Raupen des Eichenwicklers die ungünstigen Eigenschaften der pflanzlichen Abwehrstoffe minimieren – allerdings mit geringerer Wachstumsrate und schlechterer Fitness.

Die Studie wird in der Zeitschrift veröffentlicht Funktionelle Ökologie.