Männchen der Maiszikade (Dalbulus maidis) geben flüchtige Substanzen ab, die Weibchen anlocken. Dieses Verhalten wurde von Forschern der Embrapa und der Universität Brasília identifiziert. Sie erklären, dass dies der erste Nachweis einer durch flüchtige Substanzen vermittelten sexuellen chemischen Kommunikation bei D. maidis sei. Es sei zudem der erste Nachweis dieser Art in der gesamten Überfamilie Membracoidea, zu der die Art gehört.
Das Experiment zeigte, dass Weibchen aktiv nach Gerüchen von Männchen suchen, sowohl nach lebenden als auch nach gesammelten flüchtigen Extrakten. Männchen hingegen meiden Gerüche gestresster Weibchen, was auf die Aussendung eines Alarmpheromons hindeutet.
Verhaltenstests wurden mittels Bioassays mit einem Y-förmigen Olfaktometer durchgeführt. Im Experiment wurde jeweils ein Insekt der Wahl zwischen zwei Geruchsquellen ausgesetzt. Verweildauer und erste Wahl zeigten die Verhaltenspräferenz an.
Die Weibchen zeigten eine deutliche Anziehungskraft auf Männchen und Extrakte aus der Männchenbelüftung im Vergleich zu sauberer Luft und Lösungsmittelkontrolle. Sie näherten sich auch der Mischung aus Männchen und Weibchen. Andererseits zeigten sie keine Präferenz zwischen Weibchen und sauberer Luft.
Die Männchen zeigten kein Interesse an den Gerüchen anderer Männchen oder an Duftstoffen von Weibchen. Sie mieden den Geruch von Weibchen, die nicht an die Versuchsumgebung gewöhnt waren, was auf eine Ablehnung aufgrund möglicher chemischer Stress- oder Bedrohungssignale hindeutet.
Die chemische Analyse der Verbindungen ergab 30 flüchtige Substanzen in den Extrakten beider Geschlechter, wobei kein qualitativer Unterschied zwischen Männchen und Weibchen festgestellt wurde. Die Zusammensetzung umfasste Aldehyde, lineare Kohlenwasserstoffe und Monoterpene wie Alpha-Pinen, Beta-Pinen, Limonen und Linalool. Auch pflanzliche Verbindungen wie DMNT und Cyclosativin, die mit Mais assoziiert werden, wurden identifiziert. Die Analysen erfolgten mittels Gaschromatographie in Verbindung mit Massenspektrometrie.
Es war nicht möglich, genau zu bestimmen, welche spezifische Substanz als Sexualpheromon wirkt. Das Fehlen von ausschließlich männlichen Verbindungen legt die Hypothese nahe, dass die aktiven flüchtigen Stoffe in extrem geringen Mengen unterhalb der Nachweisgrenze der Geräte produziert werden. Dennoch deutet die Verhaltensreaktion der Weibchen wahrscheinlich auf eine sexuelle Anziehungsfunktion hin.
Die verwendeten Männchen lebten seit mindestens zwei Generationen in der Kolonie. Sie wurden zufällig ausgewählt, ohne Berücksichtigung von Alter oder Paarungsverhalten. Einige Individuen hatten sich bereits gepaart. Trotzdem blieben sie für Weibchen attraktiv. Dies deutet auf eine anhaltende Emission flüchtiger Stoffe nach der Paarung hin, ein Verhalten, das bereits bei anderen Arten beobachtet wurde.
Weibliche Zikaden paaren sich nur einmal im Leben, während Männchen mehrfach kopulieren. Die fortgesetzte Aussendung chemischer Signale nach der Paarung könnte auf einen evolutionären Vorteil und die Bedeutung von Pheromonen als Lockmittel hinweisen. Diese Erkenntnis erweitert das Einsatzpotenzial dieser Verbindungen im Schädlingsmanagement.
Die Sammlung flüchtiger Substanzen erfolgte in Glaskammern mit kontinuierlichem gefiltertem Luftstrom und Adsorption der Verbindungen in Röhrchen mit einem speziellen Polymer. Die Insekten blieben 24 Stunden in den Kammern. Bei längerem Nahrungsmangel stieg die Sterblichkeit. Die Begrenzung der Nahrungslosigkeit war notwendig, um Störungen durch von den Pflanzen oder dem Substrat abgegebene Verbindungen zu vermeiden.
Andere Studien mit Bettwanzen zeigen, dass Nahrungsmangel die Emission von Sexualpheromonen beeinträchtigen kann. Euschistus herosSo kommt es beispielsweise nach 24 Stunden ohne Fütterung zur Einstellung der Pheromonproduktion. Im Fall der Maiszikade wurden die Insekten bis zum Beginn der Experimente gefüttert, wodurch sie möglicherweise ihre Fähigkeit zur Aussendung chemischer Signale während der Sammelzeit aufrechterhalten konnten.
Chemische Kommunikation über Sexualpheromone zwischen Zikaden und ihren nahen Verwandten wird selten beschrieben. Bis vor etwa einem Jahrzehnt gab es keine bestätigten Hinweise auf Sexualpheromone in der Unterordnung Auchenorrhyncha. Der erste Hinweis kam mit der Identifizierung eines Aggregationspheromons in Callitettix versicolor. Nachfolgende Studien mit Philaenus spumarius e Lycorma delicatula deuteten auf eine durch körperliche oder flüchtige Extrakte vermittelte Anziehung zwischen den Geschlechtern hin, jedoch ohne strukturelle Identifizierung der beteiligten Substanzen.
Die Entdeckung eines ähnlichen Verhaltens in D. Maidis eröffnet potenzielle Anwendungsmöglichkeiten in der Schädlingsbekämpfung. Pheromon-Köderfallen können eine Populationsüberwachung ermöglichen. Darüber hinaus hat der Einsatz der Substanz in sexuellen Verwirrungs- oder Lock-and-Kill-Techniken bereits vielversprechende Ergebnisse bei anderen landwirtschaftlichen Schädlingen gezeigt.
Ähnliche Systeme werden eingesetzt bei der Steuerung von Absolutes Tuta (Tomatenmotte), Euschistus heros (braune Stinkwanze) und molesta grapholita (Orientalischer Apfelwickler). In allen Fällen trägt das Pheromon dazu bei, den Einsatz von Insektiziden zu reduzieren und das integrierte Management zu optimieren.
Da es bei der Maiszikade keine definierte Populationsschwelle für den Beginn der Bekämpfung gibt, ist der Einsatz verhaltensbasierter Technologien besonders wichtig. Das Insekt überträgt Krankheitserreger auch bei geringer Populationsdichte. Jede Strategie, die den Kontakt zwischen dem Insektenvektor und der Wirtspflanze reduziert, kann die Auswirkungen der damit verbundenen Krankheiten minimieren.
Die Verwendung flüchtiger Verbindungen könnte auch zur Erklärung des im Feld beobachteten Aggregationsverhaltens beitragen. Wie bei Blattläusen und Zikaden anderer Arten sind Individuen von D. Maidis neigen dazu, sich auf bestimmte Pflanzen zu konzentrieren. Dies kann durch die Aussendung chemischer Locksignale, beispielsweise durch Aggregationspheromonen, geschehen.
Darüber hinaus deutet das beobachtete Vermeidungsverhalten der Männchen gegenüber gestressten Weibchen auf die mögliche Aussendung von Alarmpheromonen hin. Diese Hypothese unterstreicht die Komplexität des chemischen Kommunikationssystems der Art.
Die Forschung wurde von Mateus Souza Sanches, Miguel Borges, Raul Alberto Laumann, Charles Martins Oliveira, Marina Regina Frizzas und Maria Carolina Blassioli-Moraes durchgeführt.
Weitere Informationen unter doi.org/10.3390/insects16101021
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