Parasitoids : metapopulation ecology and genetics, mating behaviour, and aphid host resistance

Nyabuga, Franklin N.

Das Verstehen von multitrophischen Interaktionen zwischen Parasitoiden und Blattläusen ist von theoretischem und praktischem Interesse. In dieser Arbeit wurden folgende Aspekte untersucht: 1) Metapopulationsdynamik und Genetik eines spezialisierten Parasitoiden und dessen Blattlaus-Wirtes, 2) Paarungsverhalten von Parasitoiden am Schlupfort und deren Beeinflussung durch Interaktionen mit Ameisen, und 3) Resistenzentwicklung von Blattläuse und deren Auswirkung auf die Fitness von Parasitoiden. Lysiphlebus hirticornis ist ein solitärer Parasitoid der die Blattlaus Metopeurum fuscoviride parasitiert, die ihrerseits auf Rheinfarn, Tanacetum vulgare, spezialisiert ist. T. vulgare kommt typischerweise in einer sehr lückenhaften Verteilung vor. Populationen von L. hirticornis folgen einer klassischen Metapopulationsdynamik, geprägt durch Prozesse des Aussterbens und der Wiederbesiedlung. Dieses tritrophische System wird verwendet um i) die genetische Differenzierung von L. hirticornis auf einer kleinen räumlichen Skala zu überprüfen und daraus das Ausbreitungspotenzial abzuleiten, ii) die Veränderung von Allelhäufigkeiten während einer Saison zu bestimmen und um iii) zu analysieren, wie das System unter hohem Parasitoidendruck fortbestehen kann. Dazu wurden L. hirticornis infizierte Blattlausmumien alle zwei Wochen zwischen Juni und Oktober 2007 an 11 verschiedenen Standorten von unterschiedlichen T. vulgare Pflanzen im Feld gesammelt. Die Standorte lagen in Distanzen von 217m bis 15000m voneinander entfernt. Die Phänologie der Pflanzen und die Populationsdynamik von M. fuscoviride und L. hirticornis wurden jeweils aufgenommen. Die DNA, von im Labor geschlüpften Parasitoiden, wurde zur Bestimmung des Genotyps extrahiert. Neun polymorphische Mikrosatelliten-Marker konnten von L. hirticornis isoliert werden und zwei weitere wurden in einem Cross-Amplification-Screening von bereits bekannten Markern zweier anderer Lysiphlebus Arten gefunden. Insgesamt wurden 11 polymorphische Mikrosatelliten für die populationsgenetische Arbeit verwendet. L. hirticornis Blattlausmumien konnten im Feld an allen Sandorten gefunden werden. Auf einigen Pflanzen-Geneten wurden ausschließlich parasitierte Blattläuse gefunden, wohingegen Blattlauskolonien anderer Geneten gänzlich von Parasitierungen verschont blieben. Die Bestimmung der Genotypen zeigt, dass sich die Anzahl der Allele der verschiedenen Standorte, unabhängig von der Stichprobengröße unterscheidet. Parasitoiden-Populationen verschiedener Standorte grenzten sich genetisch signifikant voneinander ab. Ein hoher Prozentsatz der Allel-Variation konnte durch den Pflanzen-Geneten erklärt werden, was darauf hindeutet dass die Einheit der Differenzierung eher der Genet als der Standort sein könnte. Diese Resultate bestätigen, dass L. hirticornis nur eine geringe Ausbreitung und einen hohen Grad an Inzucht aufweist. Eine räumliche Isolierung der Populationen konnte nicht nachgewiesen werden. Während der Saison nahm die Allelvielfalt ab und die Heterozygotie war im Sommer zunehmend und gegen das Ende der Saison abnehmend. Die Differenzierung der Parasitoiden-Populationen nahm tendenziell mit jener der Blattläuse zu, wobei die Blattlaus-Populationen jeweils stärker differenziert waren. Dies deutet darauf hin, dass der Differenzierungsprozess der Parasitoiden dem der Blattläuse hinterherhinkt. Somit könnte in Kombination mit Variationen in der Phänologie der Pflanzen und Heterogenität der Allele das gemeinsame Fortbestehen von Parasitoiden und Blattläusen erklärt werden.

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Nyabuga, Franklin N.: Parasitoids. metapopulation ecology and genetics, mating behaviour, and aphid host resistance. 2010.

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