FlorAttDia: Entwicklung eines auf Blütendüften des Steirischen Ölkürbis basierenden Bekämpfungssystems gegen den Westlichen Maiswurzelbohrer

Die Blüten des Steirischen Ölkürbis sind sehr attraktiv für Weibchen und Männchen des Westlichen Maiswurzelbohrers. Ziel des Forschungsprojektes war es, die Blütendüfte verschiedener Ölkürbissorten zu identifizieren, ein für Österreich neuartiges Köderfallensystem mit einem Lockmittel auf Basis von Ölkürbisblütendüften gegen adulte Westliche-Maiswurzelbohrer (WMB) zu entwickeln, und dieses auf seine Praxistauglichkeit zu testen. Im ersten Projektjahr konnte der Duft von fünf häufigen Ölkürbissorten (Classic, Gleisdorfer, Inka, Rustika, Venus) erstmalig analysiert werden. Es zeigte sich, dass die Sorten Classic und Inka eine höhere Gesamtduftmenge pro Blüte abgeben als die anderen Sorten. Es wurden insgesamt 40 Substanzen festgestellt, darunter viele Aromaten (z.B. Benzylalkohol, 1,4-Dimethoxybenzol, 1,2,4-Trimethoxybenzol), aber auch Verbindungen anderer Stoffklassen (z.B. Terpenoide wie Linalool; stickstoffhaltige Verbindungen wie Phenylacetonitril). Mengenmäßig trug 1,4-Dimethoxybenzol den mit Abstand größten Anteil zum Bouquet bei. Im Vergleich der Kürbissorten zeigte sich, dass die Sorte Venus Unterschiede im Duftmuster aufwies. Sie enthielt eine höhere Anzahl an Duftstoffen und wies deutlich höhere Anteile der Stoffe (E)˗p˗Methoxyzimtaldehyd und 4˗Methoxybenzenpropanol, sowie damit verbunden einen verringerten relativen Anteil von 1,4˗Dimethoxybenzol am Gesamtduft auf. Viele der in dieser Arbeit nachgewiesenen Substanzen war bisher noch nicht als Blütenduft von Cucurbita-Arten bekannt, wie z.B. 4-Oxoisophoron, Phenylacetonitril und (E)-p-Methoxycinnamaldehyd, während andere Substanzen wie das 1,4-Dimethoxybezol weit verbreitet im Blütenduft von Cucurbita spp. sind (z.B. ANDERSEN et METCALF 1987; FERRARI et al 2006). Die Zucht der Maiswurzelbohrer für elektrophysiologische Messungen und Verhaltensexperimente im Labor konnte erfolgreich etabliert werden. In ersten elektrophysiologischen Messungen (2019) wurden 5 aktive und drei potenziell aktive Substanzen identifiziert. Weiterführende Messungen (2020) ergaben 12 weitere Kürbisduftstoffe, die vom Westlichen Maiswurzelbohrer erkannt wurden. Von diesen Substanzen wurden erfolgreich Mischungen hergestellt, die in deren relativen Anteilen die Situation beim Ölkürbis (Sorte Venus) widerspiegeln. Eine erste kürbisduftähnliche Mischung wurde bereits 2019 in Labortests und Feldversuchen mit Klebetafeln erfolgreich getestet und erwies sich als attraktiv. Diese Mischungen wurden im Folgejahr nach weiteren elektroantennographischen Messungen optimiert und im Feld auf die Attraktivität gegenüber WMB und im Speziellen gegenüber weibliche WMB getestet. Die Mischungen enthielten entweder alle Substanzen oder nur einen Teil davon, und auch einzelne Substanzen wurden getestet. Auch eine kommerziell verfügbare Mischung, die sogenannte Ungarnmischung, welche aus (E)˗p˗Methoxyzimtaldehyd und Indol zusammengesetzt ist (TÓTH et al. 2006), haben wir für unsere Verhaltensexperimente verwendet. Wir konnten zeigen, dass die Attraktivität der vollständigen Mischung aus Kürbisblütendüften unabhängig von der darin enthaltenen Hauptsubstanz, dem 1,4-Dimethoxybenzol, ist. Demgegenüber hat (E)-p-Methoxyzimtaldehyd, eine Minorkomponente im Blütenduft des Ölkürbis, eine zentrale Rolle bei der Anlockung vom WMB gespielt. Dieses Phenylpropanoid hat primär weibliche Käfer angelockt und genauso attraktiv für die WMB wie die vollständige Kürbismischung. In einem Experiment hat sie sogar mehr Käfer angelockt als die vollständige Mischung. Diese Experimente zeigen, dass (E)-p-Methoxyzimtaldehyd, welche erstmalig im Blütenduft einer Cucurbita-Art nachgewiesen wurde, als Schlüsselkomponente im Blütenduft des Ölkurbis für die Anlockung des WMB zu Blüten verantwortlich ist, und dass einige Substanzen (z.B. nicht methoxylierte Aromaten wie Benzylalkohol oder 2-Phenylethanol) im Kürbisblütenduft eine repellente Wirkung auf WMB haben könnten. Interessanter Weise wurde (E)-p-Methoxyzimtaldehyd nur in der Sorte Venus nachgewiesen und es bleibt zu testen, ob die anderen Sorten diese Substanz nicht produzieren oder in Mengen, die nicht nachgewiesen werden konnten. Es bleibt daher offen, ob die Blüten von anderen Sorten als Venus ihre Attraktivität auf den Westlichen Maiswurzelbohrer nur aufgrund anderer Substanzen und Substanzgemische haben (z.B. Substanzen in Lockmischung 2019, Abbildung 37; Benzyltiglat), oder/und von sehr kleinen Mengen von (E)-p-Methoxyzimtaldehyd. Die Substanz (E)-p-Methoxyzimtaldehyd wurde bereits früher als effizienter Lockstoff für den Westlichen Maiswurzelbohrer identifiziert. Ohne zu wissen, dass (E)-p-Methoxyzimtaldehyd natürlich in Kürbisblüten vorkommt, wurde diese Substanz auf der Suche nach möglichen Lockstoffen für Diabrotica spp. schon in Amerika getestet, da sie strukturelle Ähnlichkeiten mit Kürbisdüften, wie p-Methoxybenzaldehyd und (E)-Zinnamaldehyd, hat (METCALF et LAMPMAN 1991). Die vollständige Kürbismischung hat gleich viele Käfer angelockt wie die ungarische Mischung (Indol + (E)-p-Methoxyzimtaldehyd, siehe METCALF et al. 1995), wobei die Attraktivität der letzteren durch Zugabe von kürbisspezifischen Phenylpropanoiden, in denen (E)-p-Methoxyzimtaldehyd enthalten war, bedeutend gesteigert werden konnte. Es scheint somit so zu sein, dass eine Erhöhung der Menge von (E)-p-Methoxyzimtaldehyd zu einem besseren Fangergebnis führt. Indol, die Hauptkomponente in der Ungarnmischung, scheint keine große Bedeutung bei der Anlockung der Käfer zu haben, was jedoch in weiteren Untersuchungen näher untersucht werden sollte. In einer Studie in Amerika wurde gezeigt, dass Indol die Attraktivität von (E)-p-Methoxyzimtaldehyd deutlich erhöht (METCALF et al. 1995), was in der vorliegenden Studie nicht bestätigt werden konnte. In einem der Experimente haben wir gelbe anstatt von transparenten Klebefallen verwenden. Dabei ist aufgefallen, dass auch die Negativkontrolle (Aceton) sehr viele Käfer angelockt hat, was bei transparenten Fallen nicht beobachtet wurde. Dies deutet auf eine hohe Lockwirkung der gelben Farbe auf die Käfer hin, was in der Tat in früheren Studien bereits angedeutet wurde (YOUNGMAN et al. 1996, HESLER et SUTTER 1993). Abschließend konnten wir zeigen, dass die Höhe, auf welcher die Klebefallen auf den Maispflanzen angebracht wurden, deutlichen Einfluss auf den Fangerfolg hatte und Fallen auf 1,5 m effektiver lockten als in Bodennähe. Die Versuche zur Ermittlung jener Distanz, innerhalb derer Diabrotica-Käfer angelockt werden können, wurden durchgeführt, um Anhaltspunkte für die optimale Ausbringung des Lockstoffes als Teil eines Attract-and-Kill-Systems in der Praxis zu erhalten. Da die Lockwirkung bei einem Abstand von einem Meter noch nachweisbar war, sollte die Ausbringung so erfolgen, dass die SPLAT®-Tröpfchen in Abständen von etwa zwei Metern zueinander im Feld verteilt sind. Bei den Freilandversuchen mit SPLAT® konnte jedoch auch festgestellt werden, dass sich die Käfer nahe der Eklektoren akkumulierten. Aufgrund der hohen Käferzahlen war zu vermuten, dass die Diabrotica-Käfer innerhalb eines Zeitraumes von mehreren Wochen auch aus einem größeren Radius angelockt werden. Um die optimale Aufwandmenge und Ausbringungsmethode zu erheben sind daher noch weitere Untersuchungen nötig. Bei den Feldversuchen mit SPLAT® wurden jene 8 Duftstoffe verwendet, die sich im ersten Projektjahr 2019 als physiologisch aktiv erwiesen hatten. Eine Analyse der Wurzelstöcke ergab, dass der Larvendruck zu Beginn der Experimente auf den Test- und Kontrollflächen gleich war und somit ähnliche Grundvoraussetzungen bestanden. Die Ergebnisse der Käferfänge in 100 ausgebrachten Eklektoren zeigten, dass die SPLAT®-Anwendung keinen mindernden Effekt auf die Käferbestände in den Feldern hatte. Wir führen dies auf mehrere mögliche Gründe zurück. Die SPLAT®-Formulierung bildete bereits nach 30min eine Haut und härtete danach weiter aus. Nach ein paar Tagen war dessen Konsistenz vergleichbar mit jener von eingetrockneter Zahnpasta. Dies könnte zu hart für die Mandibeln der Käfer gewesen sein, um ausreichende Mengen davon aufnehmen zu können. Wie wir in gesonderten Experimenten zeigen konnten, ist das frische SPLAT® nach Applikation auf ihre Mandibeln in hohem Maße letal für die Käfer. Weiters war nicht wie geplant Cucurbitacin B als Fraßstimulanz (METCALF et al. 1982) im gelieferten SPLAT® enthalten. So ist es möglich, dass die Käfer zwar angelockt wurden, jedoch der Fraßstimulus, welcher für die Aufnahme nötig sein kann, ausblieb. Diesbezüglich wurden zusätzliche Laborexperimente durchgeführt, um für einen Einfluss von Cucurbitacin B auf die Menge des gefressenen SPLAT® zu testen. In Kontrast zu anderen Studien (METCALF et al. 1982) konnte kein fraßstimulierender Effekt beobachtet werden. Unerwarteter Weise konnten wir sogar zeigen, dass SPLAT® scheinbar eine abschreckende Wirkung auf die Käfer hat. Gibt man SPLAT® auf ein Gurkenstück, welches hoch attraktiv für die Käfer ist, verliert es seine Attraktivität. Somit scheint die SPLAT®-Matrix, welche erfolgreich gegen andere Insekten eingesetzt wird (MAFRA-NETO et al. 2013), zumindest in dieser Variante nicht geeignet zu sein, den Westlichen Maiswurzelbohrer zu bekämpfen. Die Laborexperimente zur möglichen Schadwirkung auf Nicht-Zielarten zeigten, dass weder Honigbienen noch Schwebfliegen (Episyrphus balteatus) von einer SPLAT®-Mischung mit (E)-p-Methoxyzimtaldehyd angelockt werden. Sollten die Tiere dennoch mit dem Ködersystem in Kontakt kommen, muss dies innerhalb der ersten halben Stunde (vor Bildung einer Hautschicht) passieren, um einen negativen Effekt auf die Lebensdauer zu haben. Danach konnte keine lebensverkürzende Wirkung nachgewiesen werden (Abbildung 55, Abbildung 56). Die Ausbringung von SPLAT® mittels Drohne wurde vom Kooperationspartner ISCA in den USA etabliert, konnte jedoch auf Grund der Covid-Pandemie nicht in Österreich umgesetzt werden. Insgesamt haben wir erfolgreich diejenigen Blütendüfte des Steirischen Ölkürbis identifiziert, die vom Westlichen Maiswurzelbohrer gerochen werden können und für dessen Anlockung zu Kürbisblüten verantwortlich sind. Obwohl offensichtlich durch die Blütendüfte angelockt, haben die Käfer die mit organischem Insektizid versehene SPLAT®-Masse nicht gefressen. Das Attract-and-Kill-System mittels SPLAT® muss dementsprechend noch angepasst werden, um im Feld die Dichte an Käfern reduzieren zu können.