The Effect of Root Volatiles on the Orientation Behaviour of Cockchafer Larvae in the Soil

Abstract

In der vorliegenden Dissertation wird der Einfluss von Wurzelvolatilen auf das Verhalten von unterirdisch lebenden Waldmaikäferengerlingen Melolontha hippocastani untersucht. Diese Larven sind als ernstzunehmende Schadorganismen in Land- und Forstwirtschaft gefürchtet. Drei Aspekte der Chemischen Ökologie werden näher beleuchtet, um zu einem besseren Verständnis des Orientierungsverhaltens unterirdisch lebender Maikäferengerlinge beizutragen: Volatile Verbindungen (VOCs, Volatile Organic Compounds) von Wurzeln verschiedener potentieller Wirtspflanzenwurzeln sowie Sprossvolatile wurden gesammelt und mittels Gaschromatographie Massenspektrometrie (GC-MS) analysiert und identifiziert. Die Volatilenmuster von verletzten Wurzeln unterscheiden sich deutlich von jenen der unverletzten. Außerdem unterscheiden sich die emittierten Sprossvolatile deutlich von den Wurzelvolatilen. Mittels elektrophysiologischer Methoden wird die Reaktion der isolierten Maikäfer-Engerlingsantenne auf die identifizierten Wurzelvolatile ermittelt. Die Duftmuster von Eichenwurzeln Quercus sp. werden genauer untersucht. Mittels Elektroantennographie werden olfaktorische Reaktionen der Insektenantenne durch Ableitung elektrischer Signale aufgezeichnet. Es zeigt sich, dass saisonale und wahrscheinlich auch circadiane Rhythmen eine wichtige Rolle in der physiologischen Reizverarbeitung in der Maikäferlarvenantenne zu spielen scheinen. Drittens wird die Verhaltensreaktion der Maikäferengerlinge auf ausgewählte Substanzen in einem dualen Versuchsaufbau untersucht. Dabei werden sowohl attraktive also auch repellente Substanzen identifiziert. Präparative Methoden zeigen dass die Antennalloben (ALs, erste zentrale Verarbeitungseinheiten für die olfaktorische Informationsverarbeitung im Insektengehirn) von M. hippocastani im 3. Larvenstadium eine große Anzahl olfaktorischer Glomeruli beherbergen. Diese werden als die funktionellen Untereinheiten in der Geruchsunterscheidung angesehen. Daraus ergibt sich eine hoch entwickelte Fähigkeit zur Geruchsunterscheidung und -erkennung bei den Maikäferengerlingen. Nach unserem Kenntnisstand liefern diese Ergebnisse den ersten Nachweis, dass Maikäferengerlinge in der Lage sind, verschiedene Wurzelvolatile ihrer Wirtspflanzen Quercus sp. in elektrophysiologischen und verhaltensbiologischen Versuchen wahrzunehmen.