Neu entdeckte Bestandteile des Sexualpheromons Dendrolimus pini

Jenseits der sieben Berge und Wälder stahl sich ein hungriges Tier davon. Klingt das wie ein Märchen? In Wirklichkeit existiert ein solches Tier. Es ist die Raupe des nachtaktiven Kiefernwicklers (Dendrolimus pini, L.), der sich von Kiefernnadeln ernährt und massenhaft Verwüstungen in den Wäldern anrichtet.

Worte der Liebe zwischen diesen Nachtschmetterlingen können jedoch der Schlüssel sein, um Ausbrüche ihres schrecklichen Hungers zu verhindern. Die Überwachung der D. pini-Population und ihrer Kontrolle war dank der jüngsten Entdeckung eines Teams von Wissenschaftlern des Instituts für Physikalische Chemie der Polnischen Akademie der Wissenschaften (IPC PAS) unter der Leitung von Prof. Rafał Szmigielski möglich.

Sie haben die chemischen Hieroglyphen der Mottensprache entziffert, mit denen Weibchen Männchen anlocken, und einen Weg gefunden, mit der gefräßigen Bestie fertig zu werden und die Kiefernwälder zu retten.

Die gefräßigen Raupen des Kiefernblattes Dendrolimus pini können Zehntausende Hektar Nadelwald vernichten. Trotz des Mangels an ökologischen Lösungen, um dieses Insekt wirksam zu bekämpfen, werden wir uns nicht von unseren Kiefern verabschieden. Wissenschaftler des Instituts für Physikalische Chemie der Polnischen Akademie der Wissenschaften (IPC PAS) haben einen Weg für einen wirksamen Schutz gegen die Kreuzspinner gefunden. Sie haben die chemischen „Liebesworte“ entschlüsselt, mit denen weibliche Dendrolimus-pini-Motten ihre Männchen anlocken.

Eine neue Pheromonmischung, die unter anderem auf neu entdeckten Biokomponenten des Sexualpheromons des gefräßigen Insekts basiert und von Wissenschaftlern des IPC PAS entwickelt wurde, könnte als wirksames Instrument zur Überwachung und langfristig auch zur Kontrolle des Kiefernbestands dienen -Baumlappenmotte in unseren Wäldern.

Der Kiefernwickler Dendrolimus pini, ein Falter mit gedrungenem Körper und graubrauner Färbung, ist einer der größten nachtaktiven Schmetterlinge Polens. Nach der Überwinterung im Mulch klettern die Raupen dieses Schmetterlings in die Kronen der Kiefern, wo sie eifrig die Nadeln verschlingen. Da sich an einem einzigen Baum bis zu mehreren Hundert Raupen mit Dauerhunger ernähren können, kann eine rasche Zunahme der Dendrolimus pini-Population zur Vernichtung großer Waldgebiete führen.

Ohne ökologische und effiziente Instrumente zur Kontrolle der Mottenpopulation sind die Daten über ihr Populationswachstum von entscheidender Bedeutung. Es wurde jedoch festgestellt, dass synthetische Pheromonfallen, die von Förstern verwendet werden, um Dendrolimus pini-Männchen anzulocken, nicht ausreichen. In dem Projekt, das Wissenschaftler des IPC PAS in Zusammenarbeit mit dem Institut für Forstwirtschaftliche Forschung (IBL) durchgeführt haben, wurde ein neuartiger und weitaus effektiverer Sexualpheromon-Köder für den Kiefernspanner entwickelt.

Die Erforschung der chemischen Liebessprache des Kiefernschwärmers gestaltete sich aus völlig überraschenden Gründen schwieriger als erwartet. Die Studie begann mit der Identifizierung der von jungen Dendrolimus pini-Weibchen ausgeschiedenen Pheromone. Um ein Präparat zu entwickeln, das die gefräßigen Männchen anlockt, wurden alle chemischen Verbindungen, die Bestandteile des Sexualpheromons sind, unter die Lupe genommen.

Interessanterweise wurde festgestellt, dass das abgesonderte „Pheromonparfüm“ zusätzlich zu den zuvor bekannten chemischen Verbindungen andere Komponenten enthält, darunter Verbindungen, die von Waldkiefernnadeln stammen, und andere bisher unentdeckte organische Verbindungen, die beide das Verhalten der Raupen signifikant beeinflussen. Die aufgefangenen Substanzen wurden chromatographisch in ihre Einzelkomponenten aufgetrennt und mittels Tandem-Massenspektrometrie einer detaillierten chemischen Analyse unterzogen.

Der Vergleich der molekularen Strukturen der identifizierten Dendrolimus-pini-Sexpheromonkomponenten mit der Zusammensetzung eines kommerziell erhältlichen Produkts bestärkte die Forscher in der Überzeugung, dass einer der wichtigsten Gründe für die schlechte Reaktion der Kiefern-Korkenwickler auf das synthetische Pheromon dessen war zu stark vereinfachte chemische Zusammensetzung und das Fehlen wichtiger bioaktiver Komponenten.

„Unser Ziel war es, alle Substanzen in den von der Dendrolimus-pini-Motte abgesonderten Pheromonen zu identifizieren und eine einzigartige Formulierung zu schaffen, um die Aufmerksamkeit der Lappen-Motte von den Nadelbäumen, einschließlich der Waldkiefern, abzulenken. Und all dies, um die Wälder vor dem Dendrolimus-pini-Hunger zu retten “, sagt Prof. Rafał Szmigielski.

Basierend auf den Ergebnissen detaillierter Analysen entwarfen Chemiker des IPC PAS neue Formulierungen der Pheromonmischungen, die zahlreichen Tests im Laborrahmen unter Verwendung moderner bioanalytischer Techniken wie Windkanal, Olfaktometrie und Elektroanthenographie und anschließend im Labor unterzogen wurden Feldmessungen.

Dendrolimus pini-Motten wurden in Windkanälen ausgesetzt, die bestimmten Chemikalien und selbst gebauten Terrarien ausgesetzt waren, um das Verhalten in der natürlichen Umgebung zu testen. Hunderte von Experimenten wurden auf diese Weise mit weiblichen und männlichen Schmetterlingen durchgeführt und sie verschiedenen Verbindungen ausgesetzt. Die Wissenschaftler untersuchten (Z5)-Dodecanal, abgekürzt als (Z5)-12:Ald, das natürlicherweise in Kiefernnadeln vorkommt und Raupen anzieht, und (Z5)-Decen-1-ylacetat, bekannt als (Z5)-10: OAc, was sie wiederum entmutigt.

Studien haben die entscheidende Rolle dieser beiden Verbindungen für das Verhalten von Seepocken gezeigt.

„Die Mischung chemischer Verbindungen, die wir identifiziert und patentiert haben, kann – natürlich mit angemessener Konventionalität – als bestimmte Wörter von nicht trivialer Struktur behandelt werden, die in der chemischen Sprache der Motte gesprochen werden. Der Hauptakzent liegt hier auf zwei ‚Lauten‘, einem von denen Menschen unterschiedlich ausgesprochen werden. Damit dieses chemische ‚Ich liebe dich‘ überzeugend klingt, sind zusätzliche Wörter erforderlich, um die Tragfähigkeit der Hauptbotschaft zu erhöhen, wie z. B. pflanzliche Verbindungen“, erklärt Prof. Rafał Szmigielski.

Frühere Versuche lockten über mehrere Wochen maximal ein paar Dutzend Seepockenmännchen pro Falle in Pheromonfallen. In der Zwischenzeit erhöhte das chemische Rufen mit einer Mischung von Substanzen, die von einer Gruppe des IPC PAS entwickelt wurde, diese Zahl in nur 3-4 Tagen auf bis zu 160 Männchen pro Falle. Förster betrachteten eine solche Zunahme des Insekteninteresses einstimmig als großen Erfolg, der uns der Rettung der Kiefernwälder vor dem Appetit dieser gefräßigen Insekten näher bringt.

Die Identifizierung neuer Bestandteile des Sexualpheromons, die von der weiblichen Motte Dendrolimus pini abgegeben werden, und ihre Korrelation mit dem spezifischen Verhalten dieses winzigen Insekts ist ein Schritt nach vorn in Richtung eines wirksamen Schutzes von Kiefernwäldern. Die Forschung der Wissenschaftler zur Herstellung der synthetischen Pheromon-Köder ist auch mehr als nur die Überwachung des Verhaltens der Motte. Es ist in erster Linie das interdisziplinäre Arbeiten, die Liebe zur Natur und die Faszination der Mikrowelt.

Die Ergebnisse werden in der Zeitschrift veröffentlicht Insekten.