Dieser Käfer war einer der ersten, der mit Chemikalien angegriffen wurde, und er hat sich sehr erfolgreich über diese Angriffe hinweg entwickelt

Der Kartoffelkäfer hat eine Resistenz gegen mehr als 50 verschiedene Arten von Insektiziden entwickelt, was das Insekt zu einem „Superschädling“ macht, der Kartoffeln auf der ganzen Welt verwüstet.

Neue Forschungsergebnisse zeigen, dass der Käfer dieses Kunststück vor allem dadurch erreicht hat, dass er sich einem tiefen Pool an Diversität innerhalb seines Genoms zuwandte, was es verschiedenen Populationen in den USA ermöglichte, schnell eine Resistenz gegen fast alles zu entwickeln, was Menschen ihm entgegengeworfen haben. Die Vielfalt des Schädlings und sein Arsenal an bestehenden Resistenzgenen werden es wahrscheinlich schwierig machen, ihn in Zukunft zu kontrollieren, unabhängig davon, welche neuen Insektizide Forscher entwickeln. Aber das neue Verständnis der genomischen Ressourcen des Schädlings könnte Wissenschaftlern dabei helfen, Managementsysteme zu entwickeln, die ihn in Schach halten.

„Dieser Käfer war einer der ersten, der in der Neuzeit mit Chemikalien angegriffen wurde, und er hat sich sehr erfolgreich über diese Angriffe hinweg entwickelt“, sagt er Sean Schoville, ein Professor für Entomologie an der University of Wisconsin-Madison, der die neue Analyse leitete. „Für andere Insekten, die wir zu kontrollieren hoffen, können aus der Untersuchung dieses Schädlings Lehren gezogen werden. Welche Mechanismen nutzt dieses Insekt, um an diesen Insektiziden vorbeizukommen?“

Zusammen mit seinen Mitarbeitern an der UW-Madison und anderen Institutionen hat Schoville seine Erkenntnisse veröffentlicht 19. Januar im Journal Molekularbiologie und Evolution.

Schovilles Team erstmals das Genom des Kartoffelkäfers sequenziert im Jahr 2018. Seitdem haben sie das Genom untersucht, um zu verstehen, wie das Insekt neue Insektizide so schnell wie möglich überwinden kann. Dazu sequenzierten sie mehrere Dutzend Käfer aus den gesamten USA. Diese regionalen Populationen unterscheiden sich darin, gegen welche Pestizide sie resistent sind und woher sie stammen, was Hinweise auf die Evolutionsgeschichte des Schädlings geben kann.

Die Wissenschaftler entdeckten, dass sich diese unterschiedlichen regionalen Gruppen so schnell entwickelten, weil ihre Elternpopulationen bereits über die genetischen Ressourcen verfügten, die notwendig waren, um Insektizide zu überwinden.

„Es ist bekannt, dass die sich entwickelnden Gene an der Insektenresistenz beteiligt sind“, sagt Schoville. „Aber was interessant ist, ist, dass verschiedene Populationen verschiedene Teile von Genen oder verschiedene Gene auf demselben Weg verändern.“ Dieser ähnliche, aber nicht identische Weg zur Resistenz über verschiedene Populationen hinweg wird als wiederholte Evolution bezeichnet.

Diese schnelle Evolution, die auf einer Fülle vorhandener genetischer Vielfalt basiert, steht im Widerspruch zu einem älteren Evolutionsmodell, das davon ausging, dass seltene Mutationen langsam in einer Population entstehen müssen. Während sich neue Mutationen entwickeln und dazu beitragen können Insektizid Resistenz, die schnelle Reaktion des Kartoffelkäfers auf neue Chemikalien in verschiedenen Teilen des Landes kann nur durch seine vorhandene Vielfalt erklärt werden.

Die Ergebnisse sind unerwünschte Neuigkeiten für Landwirte und Wissenschaftler, die hoffen, das Blatt bei den Angriffen des Kartoffelkäfers wenden zu können. Es scheint unwahrscheinlich, sagt Schoville, dass selbst ein brandneues Insektizid den Schädling lange in Schach halten würde. Aber bewaffnet mit dem Wissen darüber, wie der Kartoffelkäfer den Angriffen der Industrie bisher ausgewichen ist, könnte zukünftige Forschung helfen, kreative Strategien zu entwickeln, um mit diesem Erzfeind Schritt zu halten.

„Ausgeklügeltere Modelle könnten uns helfen zu verstehen, wie sich verschiedene Managementtechniken auf die Entwicklung des Käfers auswirken“, sagt Schoville. „Das könnte es uns ermöglichen, unseren Führungsstil zu ändern, um ihn zu verlangsamen.“

Häufig sind Bekämpfungsversagen beim Kartoffelkäfer auf andere Faktoren als nur die Resistenz gegen Insektizide zurückzuführen. Zeitpunkt der Sprays ist entscheidend für die Kontrolle. Überwinternde Käfer werden über mehrere Wochen auf Felder gelockt; Ein zu frühes Sprühen eines Insektizids kann möglicherweise nur einen Teil dieser Käfer bekämpfen. Das Warten, bis die Larven fast ausgewachsen sind, erhöht jedoch auch die Wahrscheinlichkeit eines Kontrollversagens. Kleine Larven lassen sich viel leichter mit einem Insektizid bekämpfen als große. Es ist wichtig, die richtige Menge Insektizid zu verwenden und die Pflanzen vollständig zu bedecken.  

Dieser Artikel erscheint in der Ausgabe Mai 2022 von Kartoffelerzeuger.