Gib gut Acht auf meine Pilze - Die Rolle von Mycetangien bei der Sporenübertragung in pilzzüchtenden Borken- und Ambrosiakäfern

• Antragsteller: Dr. Maximilian Lehenberger
• Fachliche Zuordnung: Evolutionäre Zell- und Entwicklungsbiologie der Tiere ; Biochemie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 520486374

Die Entstehung eines strikten obligaten Mutualismus zwischen Ambrosia- und Borkenkäfern und ihren artspezifischen filamentösen Pilzen war einer der Meilensteine in der Evolution dieser Käfer. Diese beiden Insektengruppen umfassen derzeit weltweit mehr als 3500 Arten, welche große wirtschaftliche Schäden an Wäldern und Plantagen auf der ganzen Welt verursachen. Die mutualistischen Pilze spielen dabei im Leben von Ambrosia- und Borkenkäfern eine essentielle Rolle, zum Beispiel als Nahrungsquelle in einer ansonsten sehr nährstoffarmen Umgebung. Des Weiteren sind sie wesentlich an der Entgiftung der chemischen Abwehr von Bäumen beteiligt. Daher ist der Schutz, aber vor allem auch der Transport dieser Pilzsymbionten von entscheidender Bedeutung für das Überleben der Käfer, insbesondere während ihrer Überwinterung und des Ausfluges. Alle Ambrosiakäfer und einige Borkenkäfer besitzen Mycetangien. Dies sind hochspezialisierte Strukturen welche für die Übertragung von den mutualistischen Pilzen von einem Nest zum nächsten essentiell sind. Schon seit Jahrzehnten ist bekannt, dass Mycetangien nur spezifische Pilze, aber keine anderen filamentösen Mikroben beherbergen. Bisher wissen wir jedoch nur sehr wenig darüber, was diese Selektion steuert und ob diese Strukturen auch Nährstoffe und andere Substanzen liefern, welche für die Keimung und die Steuerung des Wachstums der Pilze bedeutend sind. Dieses Projekt soll mithilfe chemischer, mikrobiologischer und ultrastruktureller Methoden einige der ältesten Fragen aus der Ambrosia- und Borkenkäfer Forschung beantworten. Wir werden den Einfluss der Mycetangien auf die Pilze untersuchen indem wir die Rolle verschiedener identifizierter Nährstoffe auf das Wachstum der Pilze testen. Obwohl beschrieben wurde, dass Mycetangien nur mutualistische Pilze übertragen, deuten unsere ersten Ergebnisse auf die Präsenz von Bakterien hin, welche atmosphärischen Stickstoff fixieren können. Diese könnten den niedrigen Stickstoffgehalt von Phloem und vor allem von Splintholz wesentlich erhöhen, was die Überlebenschancen der Käfer bedeutend verbessern würde. Außerdem werden wir nach antimikrobiellen Verbindungen suchen welche für die schon seit Langem beschriebene Selektivität dieser Strukturen verantwortlich seien könnten. Durch dieses Projekt werden wir neue Einblicke in die Chemie der Interaktionen von Ambrosia- und Borkenkäfern mit ihren mutualistischen Pilzen erlangen. Unsere Erkenntnisse helfen nicht nur, die Ökologie dieser Systeme besser zu verstehen, sondern kann auch praktische Anwendung in vielerlei Hinsicht finden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen