Mikrobielle Symbionten in pilzzüchtenden Ambrosiakäfern

Nicht nur wir Menschen sind auf den Anbau von Nutzpflanzen für unsere Ernährung angewiesen, auch einige Insekten züchten ihre Nahrung in großangelegten Kulturen. Diese Art des Ackerbaus evolvierte einmal in Ameisen, einmal in Termiten und mindestens zehn Mal unabhängig voneinander in Käfern. Alle diese Insekten bauen spezielle Pilze als Nahrungsquelle an, und sie tun dies in kooperativen Gemeinschaften, in denen Anbau, Schutz, Versorgung und Ernte der Nahrung von mehreren Individuen arbeitsteilig erledigt werden. Während die Sozialität in Ameisen und Termiten vor der Pilzzucht entstand, evolvierten beide Eigenschaften gleichzeitig in den sogenannten Ambrosiakäfern (Scolytinae und Platypodinae). Vor kurzem haben wir entdeckt, dass sowohl die Larven als auch ausgewachsene Käfer die Bildung der nährstoffreichen Fruchtkörper ihrer Pilze anregen und das Wachstum schädlicher „Unkraut“-Pilze unterdrücken. Beides könnte mit dem Vorhandensein mikrobieller Helfer zusammenhängen.

In unserer Forschung wollen wir (1) mithilfe kultivierungsbasierter und –unabhängiger Methoden die mikrobielle Gemeinschaft (d.h. Bakterien, Hefen und filamentöse Pilze) verschiedener Ambrosiakäfer-Arten charakterisieren, die sich in ihrer Sozialität und Art der Pilzzucht unterscheiden, und (2) die Bedeutung bestimmter symbiotischer Mikroorganismen für die Pilzzucht untersuchen, indem wir kontrollierte Biotests mit molekularen und mikroskopischen Methoden kombinieren (Next-Generation Sequencing, SEM, FISH). Bei besonders interessanten Interaktionen wollen wir anschließend wachstumsfördernde oder antibiotische Substanzen isolieren und chemisch identifizieren. Insgesamt könnte uns Menschen ein besseres Verständnis des Ackerbaus in Insekten und wie sie ihre Pilzgärten seit Millionen von Jahren gegen Schädlinge schützen neue Strategien für die nachhaltige Landwirtschaft aufzeigen.

Beteiligte Forscher:
Peter Biedermann (MPICE), Martin Kaltenpoth

Ausgewählte Publikationen:

Dohet, L., Gregoire, J.-C., Berasategui, A., Kaltenpoth, M. & Biedermann, P. (2016) Bacterial and fungal symbionts of parasitic Dendroctonus bark beetles. FEMS Microbiology Ecology 92 (9): 1-12.

Biedermann, P., Taborsky, M. (2011). Larval helpers and age polyethism in Ambrosia beetles. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA 108 (41): 17064-17069.