Genetische Unterschiede beeinflussen das Vermehrungspotenzial des Borkenkäfers

Die Populationsdynamik des Fichtenborkenkäfers (Ips typographus) stellt die Forstwirtschaft im Kontext des Klimawandels vor erhebliche Herausforderungen. Das Ausmaß des Befalls hängt maßgeblich vom Voltinismus des Insekts ab – also der Anzahl der pro Jahr ausgebildeten Generationen. Ein internationales Forschungsteam unter Leitung der Freien Universität Bozen und der Universität Göttingen hat nun die genetischen Faktoren identifiziert, die das Überwinterungsverhalten und die Diapause-Steuerung des Buchdruckers determinieren. Diese Marker ermöglichen künftig eine präzisere Risikobewertung von Massenvermehrungen unter veränderten klimatischen Rahmenbedingungen.

Populationsgenetik und Reproduktionspotenzial

Nördliche Populationen von I. typographus weisen überwiegend eine obligate Diapause nach der ersten Generation auf. „In Mitteleuropa bilden die Käfer dagegen zwei oder noch mehr Generationen innerhalb eines Jahres“, sagt Luciano Palmieri. Bei einer Fertilität von rund 100 Nachkommen pro Weibchen und Generation führt dieser multivoltine Phänotyp zu einem exponentiellen Populationswachstum. „Unter günstigen Umständen können pro Jahr auf ein Weibchen bis zu 60.000 Nachkommen kommen, was enorme Auswirkungen auf das Schadpotential des Käfers hat“, so Palmieri.

Genomische Analyse mittels Machine Learning

In Kooperation mit der BOKU Wien, der Jagiellonen-Universität Krakau und der University of Colorado Denver verglich das Team Genomdaten von Populationen mit unterschiedlichen Diapause-Phänotypen. Durch den Einsatz statistischer Verfahren und Algorithmen des maschinellen Lernens an phänotypisch charakterisierten Datensätzen sowie Freilandproben konnten die zugrundeliegenden Genorte identifiziert werden. Während skandinavische Populationen genetisch weitgehend homogen auf Univoltinismus fixiert sind, zeigen mitteleuropäische Bestände eine ausgeprägte genetische Koexistenz verschiedener Voltinismus- und Diapause-Typen.

Relevanz für Monitoring und Künftige Forschung

„Mit dieser Studie konnten wir erstmals die genetischen Merkmale entschlüsseln, die zur Bildung von mehreren Generationen beim Buchdrucker führen und somit das Risiko einer Massenvermehrung wesentlich beeinflussen“, sagt Prof. Martin Schebeck. Die selektiven Vorteile multivoltiner Genotypen bei verlängerten Vegetationsperioden machen diese Marker zu einem wertvollen Werkzeug für das molekulare Monitoring.

Laut Prof. Hannes Schuler liefert die Studie eine wichtige Grundlage, um zu untersuchen, wie sich das Vermehrungspotential dieses bedeutenden Forstschädlings unter dem Einfluss des Klimawandels verändert. Zudem ermöglicht der Ansatz, die vertikale Verteilung der Genotypen über Höhengradienten – beispielsweise in Südtirol – zu kartieren. Obwohl die genetischen Marker keine direkte Sterilisierungs- oder Bekämpfungsmaßnahme darstellen, bieten sie eine essentielle Datenbasis zur Optimierung prädiktiver Populationsmodelle.

Quelle

Freie Universität Bozen (09/2026)