Medea gegen Fliegen

Ist Gene Drive eine Lösung für geplagte Obstbauern?

14.05.2018 | von Redaktion Pflanzenforschung.de

In den letzten 10 Jahren hat die Kirschessigfliege (Drosophila suzukii) hohe Ernteschäden an Beeren und anderen Obstarten verursacht. (Bildquelle: © Michelle Bui, UC San Diego)
In den letzten 10 Jahren hat die Kirschessigfliege (Drosophila suzukii) hohe Ernteschäden an Beeren und anderen Obstarten verursacht. (Bildquelle: © Michelle Bui, UC San Diego)

Die Kirschessigfliege hat sich in den letzten Jahren auch in Deutschland zu einem gefürchteten Schädling entwickelt. Landwirte erleiden massive Ernteausfälle an Kirschen oder Beerenfrüchten. Jetzt präsentieren Wissenschaftler einen Gene Drive, der den gefürchteten Schädling stoppen soll.

Sie sieht aus wie eine harmlose Fruchtfliege, aber der Schein trügt. Die Kirschessigfliege (Drosophila suzukii) durchsticht mit ihrem stacheligen Eiablageapparat die weiche Schale reifender Kirschen, Beeren oder Trauben und legt ihre Eier im Inneren ab. Sobald die hungrigen Larven schlüpfen, fressen sie sich satt und lassen für den Menschen nicht mehr viel übrig.

Obstbauern im Südwesten Deutschlands waren im Jahr 2011 die ersten, die Bekanntschaft mit dem neuen Schädling machten. Keine drei Jahre später klagten auch Landwirte in Schleswig-Holstein und Sachsen über Kirschessigfliegen auf ihren Plantagen. Teilweise verursachten sie totale Ernteausfälle bei Kirschen und Beerenfrüchten. „Alle anderen Drosophila-Arten sind für uns Menschen allenfalls lästig, richten aber in der Landwirtschaft keinen Schaden an“, sagt Dr. Annette Herz, die am Julius-Kühn-Institut forscht. „Die Kirschessigfliege ist hingegen ein echtes Problem.“

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Die Kirschessigfliege Drosophila suzukii schädigt nicht nur Kirschen, sondern auch viele andere Früchte wie Himbeeren, Weintrauben, Pfirsiche oder Heidelbeeren.

Die Kirschessigfliege Drosophila suzukii schädigt nicht nur Kirschen, sondern auch viele andere Früchte wie Himbeeren, Weintrauben, Pfirsiche oder Heidelbeeren.

Bildquelle: © Michelle Bui, UC San Diego

Mit Gene Drive gegen Schädlinge

Dem Schädling ist nur schwer beizukommen. Zwar stehen für Notsituationen einige Insektizide bereit, doch ihre Wirkung ist begrenzt. Zudem haben es die Fliegen vor allem auf reife Früchte abgesehen, bei denen Insektizide nur höchst sparsam eingesetzt werden sollten. Wissenschaftler von der Universität Kalifornien wollen die nimmersatte Fliege deshalb jetzt mit Hilfe von Gene Drive dezimieren. „Diese invasiven Schädlinge gehören sowieso nicht hierher und mit unserer neuen Methode können wir ihre Populationen kontrollieren“, sagt Anna Buchmann, Autorin der Studie.

Gene Drive ist in den letzten Jahren vor allem deshalb in die Schlagzeilen geraten, weil die Technik dazu eingesetzt werden könnte, Mücken auszurotten, die Malaria oder Dengue übertragen. Doch ebenso ließe sich die Technik im Pflanzenschutz einsetzen.

Medea besteht aus Gift und Gegengift

In der aktuellen Studie nutzten die Forscher einen Gene Drive namens Medea. Der Name erinnert an die griechische Göttin, die ihre eigenen Kinder tötete. Er steht für „Maternal Effect Dominant Embryonic Arrest“. Hinter dem Akronym versteckt sich folgende Technik: Im Labor werden die Kirschessigfliegen mit zwei neuen Genabschnitten ausgestattet. Einer dient als Gift, der andere als Gegengift. Nur wenn beide Genabschnitte gemeinsam vererbt werden, sind die Nachkommen der Fliegen lebensfähig. Mathematische Modelle sagen vorher, dass sich das Medea-System rasch in Populationen ausbreitet.

Erst das Cargo-Gen macht die Fliege verwundbar

Dies konnten die US-amerikanischen Wissenschaftler auch in ihrem Experiment bestätigen. Sie testeten das System an Fliegenpopulationen aus acht unterschiedlichen geographischen Regionen. Sie kreuzten Fliegenweibchen, die heterozygot für Medea waren, mit Wildtyp-Männchen. Gemäß den Mendelschen Regeln wäre eine Vererbungsrate von 50 Prozent zu erwarten gewesen. Stattdessen lag die Vererbungsrate des Medea-Systems bei drei Test-Populationen bei 100 Prozent. Fünf andere Populationen wiesen Vererbungsraten von 87,6 bis 99,4 Prozent auf.

Doch wie hilft Medea nun, die Kirschessigfliegen zu töten? Dazu muss man ein weiteres Gen an das Medea-System koppeln. Wissenschaftler sprechen in diesem Fall von einem Cargo-Gen. Ein solches könnte die Fliegen verwundbar gegenüber bestimmten Umweltfaktoren machen, wie zum Beispiel Temperatur: Wird es zu heiß, sterben die Fliegen.

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Das Video zeigt, wie die Kirschessigfliege Drosophila suzukii ihre Eier in Früchten ablegt. (Quelle: agroscopevideo/youtube.com)

Ausbreitung des Gene Drive hängt von Populationsgröße ab

Das Medea-System kann sich nur in einer Fliegenpopulation festsetzen, wenn eine sehr große Anzahl an veränderter Fliegen freigelassen wird. Treffen die gentechnisch veränderten Fliegen auf gleich viele oder mehr Wildtyp-Fliegen, wird der Gene Drive aus der Population eliminiert.

Grund ist, dass der Gene Drive die Gesamtfitness der Fliegen verringert. Warum genau, ist noch nicht bekannt. Für die Biosicherheit könnte dieser Umstand aber sogar von Vorteil sein. Erst wenn eine große Anzahl der Fliegen in Freiheit gerät, könnte der Gene Drive sich ausbreiten. Ein paar wenige Fliegen, die aus dem Labor entwischen, hätten in der Natur keinen Effekt.

Die Kirschessigfliege ist und bleibt ein unbequemer Schädling

Bisher gibt es keine etablierte Methode, der Kirschessigfliege beizukommen. Am Julius-Kühn-Institut wird auch dazu geforscht, die Kirschessigfliege durch Nützlinge zu beseitigen. Die Wissenschaftler setzten ihre Hoffnungen dabei unter anderem auf parasitäre Schlupfwespen, die ihre Eier in Larven oder Puppen anderer Insekten ablegen können. „Leider haben wir keine Schlupfwespenart gefunden, die die Larven der Kirschessigfliege parasitieren kann“, erklärt Annette Herz. Mit Nützlingen allein ist der Kampf also nicht zu gewinnen.

Die vielversprechendste Methode scheint das Einnetzen zu sein. Dabei umspannen Landwirte ihre Obstbäume und -sträucher mit engmaschigen Netzen. „Das ist unser Hoffnungsträger“, sagt Annette Herz, „aber es ist aufwändig und teuer.“ Es ist also ein großer Bedarf an neuen Methoden da – der Gene Drive könnte eine davon sein.

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