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Mit wem Fliegen nicht gern Kirschen essen

Biologe Hannes Schuler untersucht die Lebensgemeinschaften von Kirschfruchtfliegen (hier eine Larve) und Bakterien zum Schutz der Obsternten. Quelle: Hannes Schuler

Die süßesten Früchte fressen nicht nur große Tiere. Auch kleine Kirschfruchtfliegen schätzen reifes Steinobst und machen durch massenhafte Eiablage die Ernte unbrauchbar. In vielen europäischen Ländern gelten die Europäische Kirschfruchtfliege und die vor 30 Jahren eingeschleppte Amerikanische Kirschfruchtfliege als unliebsame Schädlinge im Obstbau. Als Wirte geschätzt werden die Fruchtfliegen wiederum von Bakterien der Gattung Wolbachia. Unterschiedliche Wolbachia-Stämme leben in beiden Arten und machen sich die Fortpflanzung der Fliegen für die eigene Verbreitung zunutze. Genau das macht sie für den Schutz von Obsternten interessant. Hannes Schuler will nun mit Unterstützung des Wissenschaftsfonds FWF die Lebensgemeinschaften von Fliegen und Bakterien genauer beleuchten und damit folgende Fragen beantworten: Wie die bakteriellen Mitbewohner die Fitness der Fliegen beeinflussen, wie unterschiedliche Wolbachia-Stämme in einem Fliegenorganismus aufeinander wirken, wie die Bakterien-Stämme weitergegeben werden und wie schnell sie sich in den Populationen ausbreiten.

Verwurmte Kirschen für die Forschung

Hannes Schuler ist neuer Juniorprofessur an der Freien Universität Bozen in Südtirol, die mit der Universität für Bodenkultur, wo er bis vor Kurzem tätig war, kooperiert. Er wird seine Forschung in Wien als externer Projektleiter am Institut für Forstentomologie weiterführen. Hier hat er sich bereits seit der Masterarbeit mit den Obstbaumschädlingen beschäftigt. Zwei Jahre verbrachte er im Rahmen des Erwin-Schrödinger-Programms des FWF an der University of Notre Dame (USA) und knüpfte Kontakte zur dortigen Forschungsgruppe, die ihn nun mit Proben und Know-how zur Amerikanischen Kirschfruchtfliege unterstützen werden. Im Sommer 2018 ist Hannes Schuler auf Dutzende Kirschbäume gestiegen – in Deutschland (auch entlang der Grenze zu Polen) und Ungarn – und hat verwurmte Kirschen für weitere Auswertungen gesichert. „Da beide Arten der Kirschfruchtfliegen sich nur einmal im Jahr fortpflanzen und nicht sehr weit fliegen, beherbergt ein Baum eine Population“, beschreibt Hannes Schuler.

Des einen Freud, des anderen Leid: Die parasitäre Wolbachia-Bakterie könnte sich als Waffe gegen die Europäische Kirschfruchtfliege (im Bild) erweisen. Quelle: Hannes Schuler

Wer lebt in welcher Fliegen-WG?

Ein Teil der Larven jedes Baums wird für genetische Auswertungen verwendet. Hier will der Projektleiter zwei Fliegen mit einer Klappe schlagen: „Wir können mit den Analysen des Erbguts nicht nur die Fliegen, sondern auch deren Parasiten genau bestimmen. Wir vergleichen genetisches Material von Amerikanischen Kirschfruchtfliegen aus den USA, der US-Art in Europa und der Europäischen Kirschfruchtfliege mit ihren jeweiligen Mitbewohnern. In den genetischen Analysen können wir erkennen, welche Wolbachia-Stämme gemeinsam vorkommen und auch, ob sie einander genetisch beeinflussen.“ Die Puppen aus der Ernte 2018 liegen noch in simulierter Winterruhe im Kühlschrank, bis der Forscher sie aufweckt, um mit den geschlüpften Fliegen Kreuzungsversuche und Fitnesstests durchzuführen: „Wir wissen, dass die Wolbachia-Stämme nur von infizierten Fliegenweibchen an deren Nachkommen weitergegeben werden. Trifft ein infiziertes Fliegenmännchen auf ein nicht-infiziertes Weibchen, sorgt das Bakterium Wolbachia dafür, dass die gemeinsamen Nachkommen nicht überleben. Durch diesem Trick steigt der Anteil von Wolbachia infizierten Fliegen in der Population überproportional an“, erklärt der Projektleiter.

Mit den erhobenen Verhältniszahlen und jährlicher Probenahme, kann die Ausbreitungsgeschwindigkeit der beiden Fliegenarten und ihrer Wolbachia-Ausstattung simuliert werden. Um die Weitergabe zwischen Arten aus Europa und den USA zu klären, nimmt Hannes Schuler Schlupfwespen ins Visier, die ihre Eier in den Larven der Fliegen ablegen und mit ihrem Legestachel vielleicht Bakterien verschleppen. Außerdem wird geprüft, ob es doch zur Kreuzung von Europäischen und Amerikanischen Kirschfruchtfliegen kommt, oder die irrtümliche Kopulation zwischen den getrennten Arten als Ansteckungsweg in Frage kommt. Sind die Gegenspieler und Parasiten der in Europa vorkommenden Kirschfruchtfliegen erst einmal gut untersucht, könnten diese wiederum für den Pflanzenschutz im Obstbau genutzt werden.


Zur Person

Hannes Schuler studierte Agrarwirtschaft und Phytomedizin an der Universität für Bodenkultur in Wien mit den Schwerpunkten Insektenkunde und Endosymbionten in Schädlingen. Von 2014 bis 2016 war er Erwin-Schödinger-Fellow an der University of Notre Dame in Indiana/USA. Zuletzt war Schuler Forschungsassistent am Versuchszentrum Laimburg in Südtirol. Seit Oktober 2018 ist er Assistenzprofessor für allgemeine und angewandte Entomologie an der Freien Universität Bozen (Italien).


Publikationen

Bakovic V, Schebeck M, Telschow A, Stauffer C, Schuler H: Spatial spread of Wolbachia in Rhagoletis cerasi populations, in: Biology Letters 2018
Schuler H, Köppler K, Daxböck-Horvath S, Rasool B, Krumböck S, Schwarz D, Hoffmeister TS, Schlick-Steiner BC, Steiner FM, Telschow A, Stauffer C, Arthofer W, Riegler M: The hitchhiker’s guide through Germany – The selective sweep of a mitochondrial haplotype of Rhagoletis cerasi with its invading Wolbachia strain, in: Molecular Ecology 2016
Schuler H, Kern P, Arthofer W, Vogt H, Fischer M, Stauffer C, Riegler M: Wolbachia in parasitoids attacking native European and introduced eastern cherry fruit flies in Europe, in: Environmental Entomology 2016
Schuler H, Bertheau C, Egan SP, Feder JL, Riegler M, Schlick-Steiner BC, Steiner FM, Johannesen J, Kern P, Tuba K, Lakatos F, Köppler K, Arthofer W, Stauffer C: Evidence for a recent horizontal transmission and spatial spread of Wolbachia from endemic Rhagoletis cerasi (Diptera: Tephritidae) to invasive Rhagoletis cingulata in Europe, in: Molecular Ecology 2013

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