Interactive effects of arbuscular mycorrhiza, wheat cultivar, and water regime on cereal aphid performance

Stellen Sie sich eine geschäftige Stadt vor, die in einem einzigen Grashalm erbaut wurde. In dieser mikroskopischen Metropole ist die Pflanze der Vermieter, der Boden das Viertel und die Insekten sind die Mieter. Aber manchmal braucht der Vermieter ein wenig Hilfe, um das Gebäude aufrecht zu halten, besonders wenn das Viertel vor einer Krise wie einer Dürre steht. Hier kommt der arbuskuläre Mykorrhizapilz (AMF) ins Spiel. Betrachten Sie diese Pilze als einen super-effizienten unterirdischen Lieferdienst. Sie wickeln sich wie ein Netzwerk winziger, magischer Schläuche um die Wurzeln der Pflanze und reichen weit in den trockenen Boden hinein, um Wasser und Nährstoffe zu holen, die die Pflanze nicht aus eigener Kraft erreichen könnte. Im Gegenzug bezahlt die Pflanze die Pilze mit Zucker. Es ist ein klassisches Teamwork: Die Pflanze bekommt ein besseres Leben und die Pilze bekommen eine kostenlose Mahlzeit.

Stellen Sie sich nun vor, ein Schädling zieht in diese Stadt ein: die Getreideblattlaus. Diese winzigen, saft saugenden Insekten sind wie ungebetene Hausbesetzer, die die Ressourcen der Pflanze absaugen, das Gebäude schwächen und manchmal Viren verbreiten. Normalerweise wird eine Pflanze, die unter Dürre leidet, zu einem weniger komfortablen Zuhause für diese Schädlinge oder manchmal – überraschenderweise – zu einem besseren. Aber was passiert, wenn die Pflanze ihren pilzlichen Lieferdienst an Bord hat und gleichzeitig unter einer Dürre leidet? Macht die Hilfe des Pilzes die Pflanze zu einer stärkeren Festung gegen die Hausbesetzer, oder macht sie das Apartment versehentlich luxuriöser für sie? Das ist die große Frage, die sich Wissenschaftler stellen, denn da unser Klima trockener wird, müssen Landwirte wissen, ob diese hilfreichen Pilze ihnen helfen werden, Lebensmittel anzubauen, ohne gleichzeitig die Käfer zu füttern, die sie fressen.

---

Das große Weizeneperiment: Pilze, Dürre und winzige Hausbesetzer

In dieser Studie führte ein Forscher namens Abdul Ghaffar Khoso ein faszinierendes Experiment durch, um zu sehen, wie diese drei Akteure – die Weizenpflanze, der hilfreiche Pilz und die lästige Blattlaus – interagieren, wenn Wasser knapp ist. Das Team verwendete zwei verschiedene Arten von Weizen: Yunhan-618, eine robuste Sorte, die mit Dürre gut umgehen kann, und Xinong-1376, eine Sorte, die bei Wassermangel leicht unter Stress gerät. Sie führten auch den Star-Pilzspieler Claroideoglomus etunicatum bei einigen der Pflanzen ein, während andere pilzfrei blieben. Dann teilten sie die Gruppe in zwei Welten auf: eine mit reichlich Wasser (gut bewässert) und eine mit sehr wenig Wasser (Wasserdefizit-Stress).

Die pilzliche Verbindung
Zuer Sie prüfte das Team, wie gut sich der Pilz tatsächlich ausbreitete. Sie fanden heraus, dass der robuste Weizen, Yunhan-618, ein großartiger Gastgeber war. Unter Dürrestress besiedelte der Pilz massive 67,16 % seiner Wurzeln. Im Gegensatz dazu ließ der empfindliche Weizen, Xinong-1376, den Pilz bei Durst nur in etwa 29,15 % seiner Wurzeln zu. Es scheint, dass der robuste Weizen viel eher bereit war, mit den Pilzen Händeschütteln zu gehen, wenn die Zeiten hart waren, während der empfindliche Weizen Schwierigkeiten hatte, die Verbindung aufzubau.

Die Lebensgeschichte der Blattlaus
Als Nächstes beobachteten die Forscher, wie die Blattläuse (Sitobion avenae) auf diesen verschiedenen Pflanzen aufwachsen. Sie maßen alles: wie lange es dauerte, bis die Blattläuse von einem Baby zu einem Erwachsenen heranwuchsen, wie lange sie lebten, wie viele Babys sie bekamen und wie schwer sie wurden.

Die Ergebnisse waren ein wenig gemischt, aber ein klares Muster zeichnete sich ab: Der Pilz machte das Leben für die Blattläuse im Allgemeinen schwieriger.

• Das Aufwachsen: Blattläuse auf pilzfreien Pflanzen brauchten tatsächlich länger, um erwachsen zu werden (insgesamt etwa 8,8 Tage) im Vergleich zu denen auf pilzbefallenen Pflanzen (6,3 Tage). Das bedeutet, dass die Anwesenheit des Pilzes ihre Entwicklung sogar beschleunigte, auch wenn er sie nicht unbedingt in anderen Bereichen florieren ließ.
• Länger leben: Hier zeigte der Pilz seine wirklich defensive Seite. Blattläuse, die auf pilzbefallenen Pflanzen lebten, hatten deutlich kürzere Lebensspannen. Im Durchschnitt lebten sie signifikant weniger Tage als ihre Gegenstücke auf pilzfreien Pflanzen. Zum Beispiel lebten Blattläuse auf dem empfindlichen Weizen (Xinong-1376) bei reichlich Wasser etwa 27,2 Tage ohne Pilze, aber nur 19,2 Tage mit ihnen.
• Babys bekommen: Der Pilz schien auch die Fortpflanzungsfähigkeit der Blattläuse zu senken. Auf dem robusten Weizen (Yunhan-618) bei reichlich Wasser produzierten Blattläuse auf pilzfreien Pflanzen etwa 21,4 Babys in acht Tagen, während jene auf pilzbefallenen Pflanzen nur 5,7 produzierten.

Der Wasserfaktor
Wasserstress spielte ebenfalls eine große Rolle. Wenn die Pflanzen trocken waren, hatten die Blattläuse unabhängig vom Pilz im Allgemeinen mehr Mühe. Sie wuchsen langsamer und wurden leichter. Der jedoch dürreanfällige Weizen (Xinong-1376) produzierte viel mehr Honigtau als der robuste Weizen, besonders unter Dürrestress. Dies deutet darauf hin, dass die Blattläuse tatsächlich mehr aus den gestressten, durstigen Pflanzen tranken und somit mehr Abfall produzierten, selbst wenn es den Pflanzen selbst schlecht ging.

Die Wahl der Blattlaus
Hier wird es besonders interessant. Die Forscher fragten: „Wenn sie die Wahl hätten, zu welcher Pflanze würden die Blattläuse ziehen?“ Sie richteten einen Tunnel zwischen einer pilzfreien und einer pilzbefallenen Pflanze ein und beobachteten, wo die fliegenden Blattläuse landeten.

• Frühzeitig: Unter Dürrestress bevorzugten die Blattläuse tatsächlich den pilzbefallenen robusten Weizen (Yunhan-618) für die ersten 48 Stunden. Vielleicht ließ der Pilz die Pflanze appetitlicher aussehen, wenn sie durstig war.
• Später: Aber nach 72 Stunden änderten die Blattläuse ihre Meinung! Sie begannen, die pilzbefallenen Pflanzen zu meiden und bewegten sich zu den pilzfreien Pflanzen. Es scheint, als hätten die Blattläuse realisiert, dass die pilzbefallenen Pflanzen zwar anfangs gut aussehen mögen, aber kein großartiger Ort zum langfristigen Leben sind.

Das Fazit
Die Studie kommt zu dem Schluss, dass die Beziehung zwischen der Pflanze, dem Pilz und der Blattlaus ein komplexer Tanz ist. Der Pilz Claroideoglomus etunicatum hilft dem Weizen definitiv, die Dürre zu überstehen, insbesondere der robusten Sorte. Diese Hilfe bringt jedoch einen Nebeneffekt für die Blattläuse mit sich: Sie leben kürzer und bekommen weniger Nachwuchs auf pilzbefallenen Pflanzen. Der Pilz hilft nicht nur der Pflanze, sondern macht sie indirekt zu einem weniger gastfreundlichen Zuhause für die Schädlinge.

Interessanterweise fand die Studie heraus, dass die Art des Weizens genauso wichtig war wie der Pilz selbst. Der robuste Weizen (Yunhan-618) arbeitete besser mit dem Pilz zusammen und war im Allgemeinen weniger attraktiv für Blattläuse als der empfindliche Weizen (Xinong-1376). Wenn Sie also ein Landwirt sind, der versucht, Weizen in einem trockenen Klima anzubauen, könnte die Wahl der richtigen Weizensorte und des richtigen Pilzes ein Doppelgewinn sein: Er hält Ihre Ernte stark und die Blattlauspopulation schwach. Die Arbeit legt nahe, dass diese natürlichen Partnerschaften ein Schlüsselwerkzeug für eine nachhaltige Landwirtschaft in einer trockener werdenden Welt sein könnten, erinnert uns aber auch daran, dass die Natur tückisch ist – manchmal versuchen die Blattläuse, das System zu überlisten, indem sie zuerst die „pilzlichen“ Pflanzen wählen, nur um dann zu spät zu merken, dass es ein schlechtes Geschäft war.