Wie gefährlich ist der Kiefernsplintholznematode für Europa?

Die ständig steigenden Mengen an gehandelten Waren in der ganzen Welt erhöhen das Risiko, dass Krankheiten und Schädlinge zwischen den Ländern (Kontinenten) und Ökosystemen verschleppt werden. Viele solcher Krankheiten und Schädlinge werden mit Pflanzen und/oder Pflanzenprodukten verbracht. Die Pflanzenschutzdienste der Länder sollen die Einschleppung, Ansiedlung und Ausbreitung gefährlicher Schadorganismen verhindern. Eine Voraussetzungen dafür ist eine rasche und eindeutige Identifizierung solcher Schad­organismen und von deren Überträgern (Vektoren), wobei zunehmend molekularbiologische Diagnosemethoden eingesetzt werden.

Weiters ist entscheidend, dass man das Gefährdungspotenzial, die Auswirkungen auf das Ökosystem bei Etablierung eines Schadorganismus und Möglichkeiten deren Verhinderung kennt ("Pest Risk Analysis", PRA). Dabei greift man auf die Erfahrungen aus schon stattgefundenen Einschleppungen von Schadorganismen und deren Auswirkungen auf ihre Umwelt in ihren ursprünglichen Verbreitungsgebieten zurück. Dazu sind umfangreiche Kenntnisse über die Biologie der Schadorganismen und deren Wechselspiel mit der Umwelt notwendig.

Im Rahmen der EU-Forschungskooperation PHRAME (siehe Kasten unten) werden diese Fragestellungen aufgegriffen. Die Hauptaufgaben des Instituts für Waldschutz des BFW in Wien sind

• die morphologische und molekularbiologische Diagnose verschiedener Monochamus-Arten, die als Hauptvektoren von B. xylophilus gelten,
• Untersuchungen im Freiland und im Labor zur Biologie von in Österreich heimischen Monochamus-Arten (zwecks Vergleich mit portugiesischen, spanischen und französischen Arten),
• die Entwicklung möglicher Methoden zur Früherkennung von Ne­matoden- bzw. Monochamus-Befall stehender Bäume und
• die Zusammenstellung Österreich spezifischer öko-klimatischer Daten als Grundlage für PRA-Modelle.

Für die Untersuchung des Schlupfzeitraumes wurde im März 2004 der Stamm einer in Kärnten gefällten 80-100 Jahre alten Weißkiefer (Pinus sylvestris) mit Monochamus-Befall in sieben Stücke von 50 cm Länge geschnitten. Die Stammstücke wurde bis Juni in einem Freiland-Insektarium, danach im Labor zur besseren Kontrolle verwahrt. Aus zwei der sieben Stücke schlüpften innerhalb von zwei Juliwochen 14 M. galloprovincialis pistor-Käfer.

Zur Beobachtung der Lebensdauer, des Reifungsfraßes sowie des Paarungs- und Eiablageverhaltens wurden im Sommer 2004 sieben Paare von M. galloprovincialis pistor, ein Paar und sieben einzelne Weibchen von M. sutor sowie ein Paar und ein einzelnes Männchen von M. sartor in Käfigen zusammen mit Futterpflanzen und –zweigen sowie Brutmaterial kultiviert.

Sämlinge und Zweige älterer Weißkiefern (Pinus sylvestris) wurden M. galloprovincialis pistor, Weißkiefernsämlinge und Fichtenzweige (Picea abies) wurden M. sutor und M. sartor als Futtermaterial angeboten. Das Brutmaterial für M. galloprovincialis pistor bestand aus Pinus sylvestris-Ast- und Stammstücken mit vier verschiedenen Durchmessern, für M. sartor und M. sutor aus Picea abies-Stammstücken.

Die gesamte Lebenszeit konnte für M. galloprovincialis pistor beobachtet werden, für M. sartor und M. sutor nur die Zeit nach dem Fang. M. galloprovincialis pistor-Käfer lebten 53-96 Tage (7-13,5 Wochen), M. sutor 13-35 Tage (2-5 Wochen) und M. sartor 12-41 Tage (2-6 Wochen) in Gefangenschaft. In Bezug auf die einzelnen Paare starben die Weibchen durchschnittlich ein bis zwei Wochen früher als die Männchen, vermutlich durch das Kraft raubende Eierlegen.

Monochamus fungiert als Überträger

Der Reifungsfraß von Monochamus sp. ist hinsichtlich seiner Vektorrolle für B. xylophilus von Bedeutung. Während der Käfer durch Nagen an der Rinde oder an den Nadeln dem Baum Wunden zufügt, lockt der Harzduft potenziell unter den Flügeldecken und in den Tracheen sitzende Nematoden an, so dass diese sich vom Käfer in die entstandenen Wunden fallen lassen, sich von Zelle zu Zelle fortbewegen und den Baum befallen.

Monochamus-Arten nur nach morphologischen Kriterien zu bestimmen, stößt insbesondere bei frühen Entwicklungsstadien wie Ei, Larve und Puppe an ihre Grenzen. Mehr Erfolg versprach sich das Institut für Waldschutz von einer molekularbiologischen Diagnosemethode. Die Vorarbeiten dazu wurden mit dem Institut für Forstentomologie, Forstpathologie und Forstschutz, Department für Wald- und Bodenwissenschaften (Universität für Bodenkultur) erarbeitet. Finanziert wurde dieses Projekt durch das Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft.

Die aus Eiern, Larven, Puppen und Käfern isolierte DNA (Erbgut) wird in einer Polymerase-Ketten-Reaktion (englisch: polymerase chain reaction, PCR) mit für mitochondriale Genomabschnitte geeigneten Primern amplifiziert (vervielfältigt). Die erhaltenen PCR-Fragmente werden anschließend mit so genannten Restriktionsenzymen in kleinere Stücke geschnitten. Das resultierende Muster der Schnittfragmente ist artspezifisch.

Mittels dieser Methode können derzeit vier europäische, vier nordamerikanische und drei asiatische Monochamus-Arten voneinander unterschieden und in jedem Entwicklungsstadium bestimmt werden.

Von einem Verfahren, das einen Nematodenbefall erkennen ließe, bevor typische Schadenssymptome sichtbar werden, verspricht man sich einen wesentlichen Fortschritt bei der Bekämpfung des Schädlings. Die Ausgangsüberlegung ist: Wo könnte die Forschung ansetzen? Der Befall mit Splintholznematoden führt einerseits zu Verstopfungen der Wasserleitungsbahnen (Embolie), andererseits auch zu vermehrtem Harzdruck im Anfangsstadium.

Der Baum versucht, den Befall im Harz zu ersticken. Später nimmt die Harzproduktion drastisch ab. Diese bekannten Reaktionen im Baum wurden nun herangezogen, um Früherkennungsmethoden zu testen und zu entwickeln.

Verstopfte Wasserleitungsbahnen wirken sich auf den Wassertransport aus und verändern die elektrische Leitfähigkeit des Splintholzes. Die getesteten Geräte (Shigometer, Conditiometer und Mervit) zeigten einen deutlichen Anstieg des elektrischen Widerstandes im Splintholz leider erst dann, als auch bereits erste Befallssymptome erkennbar waren. Somit ist dieser Ansatz nicht Erfolg versprechend.

Wie schon vorher beschrieben, überträgt der Bockkäfer (Monochamus spp.) den Kiefernsplintholznematoden auf gesunde Bäume. Der Bockkäferbefall findet meist in der Baumkrone statt, was seine Entdeckung wesentlich erschwert. Deshalb sollten die Fraßgeräusche der Bockkäferlarven hörbar gemacht werden. Die Testung bioakustischer Methoden hat gezeigt, dass Bockkäferbefall erkennbar, aber derzeit noch keine praxistaugliche Anwendung möglich ist.

Die besten Ergebnisse zur Früherkennung eines Splintholznematodenbefalls wurden mit Methoden erzielt, die den Rückgang der Harzproduktion aufzeigen. Allerdings ist auch diese Methode zeitaufwendig und daher bei einer großen Anzahl zu überprüfender Bäume kaum anwendbar.