Ursprünglich war die Schilf-Glasflügelzikade (Pentastiridius leporinus) ein hochspezialisiertes Insekt, das ausschließlich Schilfgras fraß. Durch diese Beschränkung war das Insekt in Deutschland regional vom Aussterben bedroht. Innerhalb der vergangenen Jahre hat sich die Zikade allerdings so weiterentwickelt, dass sie nun auch Wurzelgemüse wie Zuckerrüben, Kartoffeln, Karotten und Zwiebeln befällt. Getreide wie Winterweizen und Frühlingsgerste sowie mehrjährige Pflanzen wie Spargel und Rhabarber hat sie ebenfalls als neue Wirtspflanzen erobert.
Dabei verursacht die Zikade zwar nur geringe Fraßschäden an den einzelnen Pflanzen. Dennoch ist sie nun ein gefährlicher Schädling und gefürchteter Feind der Landwirte in Europa. Denn das heimische Insekt überträgt zwei Bakterien, die die Pflanzenkrankheiten SBR und Stolbur auslösen und zu massiven Ernteausfällen führen – insbesondere bei Zuckerrüben und Kartoffeln.
Sieben mikrobielle Mitbewohner
Aber warum konnte sich dieses Insekt so stark ausbreiten und welche Rolle spielten seine mikrobiellen Mitbewohner bei der Erweiterung seines Speiseplans? Das haben nun Forschende um Heiko Vogel vom Max-Planck-Institut (MPI) für chemische Ökologie in Jena untersucht. Dafür nahmen sie Proben von verschiedenen Stellen am Körper dreier Zikaden und analysierten, welche Mikroben dort leben.
Das überraschende Ergebnis: Die Schilf-Glasflügelzikade beherbergt nicht nur zwei, sondern mindestens sieben verschiedene Bakterienarten. Zwei von ihnen bestätigten die Forschenden in den Proben als die beiden bereits bekannten Bakterienarten, welche die Pflanzenkrankheiten SBR und Stolbur übertragen. Demnach handelt es sich bei den Übeltätern um Candidatus Arsenophonus phytopathogenicus und Candidatus Phytoplasma solani.
Darüber hinaus fand das Team fünf weitere Bakterienarten in verschiedenen Körperteilen der Schilf-Glasflügelzikade. „Auf drei davon scheint sie absolut angewiesen zu sein. Diese Symbionten leben in spezifischen Organen und werden von Generation zu Generation über die Eier weitergegeben. Sie tragen zur Ernährung der Zikade bei, indem sie zehn essenzielle Aminosäuren sowie B-Vitamine produzieren“, berichtet Vogel. Diese drei Bakterien stammen aus den Gattungen Purcelliella, Karelsulcia und Vidania und ergänzen mit ihren Stoffwechselprodukten die Nährstoffe, welche die Zikade selbst aus den Pflanzensäften erhält, wie das Team feststellte.
Funktion der bakteriellen Partner soll weiter erforscht werden
„Die Bedeutung der beiden übrigen Bakterien für den Insekten-Wirt bleibt noch unklar“, so Vogel. Bei diesen Mikroben handelt es sich um Vertreter der Gattungen Rickettsia und Wolbachia. Diese könnten ebenfalls Krankheiten übertragen, wie einige Tests nahelegen. Generell könnten alle Symbiose-Partner der Schilf-Glasflügelzikade dabei geholfen haben, sich an die vielfältigen Abwehrmechanismen ihrer Wirtspflanzen anzupassen. Die Bakterien könnten beispielsweise Gegengifte zu Pflanzengiften produzieren oder die Immunabwehr der Pflanzen umgehen, vermutet das Team. Dadurch konnte die Zikade letztlich vom wählerischen Schilfgras-Spezialisten zum Multi-Pflanzen-Genießer werden. Wie genau diese Entwicklung zum landwirtschaftlichen Superschädling ablief, ist jedoch noch unbekannt.
Mit dem Wissen um die Symbiosepartner können künftig gezielte Strategien entwickelt werden, um die Ausbreitung der Schilf-Glasflügelzikade zu kontrollieren. Dabei könnten nützliche Bakterien gefördert und schädliche bekämpft werden, statt die Zikade selbst zu bekämpfen. Ein Ansatz sieht auch vor, den Speichel der Zikaden zu manipulieren, um eine Übertragung der schädlichen Bakterien auf die Nutzpflanzen zu verhindern. Folgestudien sollen dafür jedoch zunächst die genaue Rolle und Wechselwirkungen der einzelnen mikrobiellen Partner der Schilf-Glasflügelzikade erforschen.
Quelle: Max-Planck-Institut für chemische Ökologie; Fachartikel: mBio, doi: 10.1128/mbio.03103-25
