dc.contributor.author
Büchel, Kerstin
dc.date.accessioned
2018-06-07T17:03:22Z
dc.date.available
2014-06-23T06:38:50.915Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/3334
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-7534
dc.description
Chapter 1 General introduction and thesis outline 1 Chapter 2 How plants give
early herbivore alert: Volatile terpenoids attract parasitoids to egg-infested
elms 9 Chapter 3 Smelling the tree and the forest – elm background odours
affect egg parasitoid orientation to herbivore induced terpenoids 10 Chapter 4
An elm EST database for identifying leaf beetle egg-induced defense genes 11
Chapter 5 Elm defence: From a morphological over a chemical to a genomic
perspective 13 Chapter 6 Summary 56 Zusammenfassung 60 Danksagung 65
Eigenständigkeitserklärung 67 Curriculum vitae 68
dc.description.abstract
Plants can defend themselves against insect herbivory prior to larval feeding
damage through response to egg deposition on their leaves. Egg deposition by
the herbivorous leaf beetle Xanthogaleruca luteola (Müller) (Coleoptera:
Chrysomelidae) induces the emission of leaf volatiles in the European field
elm Ulmus minor Mill. (Ulmaceae). This volatile blend attracts the egg
parasitoid wasp Oomyzus gallerucae (Hymenoptera: Eulophidae), which destroys
the insect eggs by parasitising, thus protecting indirectly the plant. To
elucidate the relevance of terpenoids for parasitoid attraction, elms were
treated with inhibitors of terpenoid biosynthesis, and attractiveness of odour
of these elms to the parasitoid was tested. Laboratory olfactometer assays
revealed that inhibitor treatment of elm leaves rendered oviposition-induced
elm odour unattractive for the egg parasitoid. Field studies corroborated the
findings of the ability of O. gallerucae to orientate towards single terpenoid
volatiles. Lab and field studies indicated how host location in a plant -
herbivore -parasitoid interaction might proceed under natural conditions. It
was concluded that O. gallerucae locates eggs of its host on elms by
orientation towards key sesquiterpenoids emitted in enhanced quantities by
induced elm and received in the presence of background odour released from
non-attacked elm. In contrast, odorous backgrounds consisting of high
quantities of green leaf volatiles - as released from feeding-attacked elm
leaves - negatively affect the host location behaviour of this parasitoid
species. Knowledge on the molecular-genetic responses of tree species to
insect egg deposition on their leaves is scarce. Therefore an EST (expressed
sequence tags) database was generated of elm leaves after infestation (eggs,
feeding) with the elm leaf beetle X. luteola. This elm database consisting of
361,196 ESTs that clustered into 52,823 unique transcripts. Comparative in
silico analysis of hundreds of transcripts of genes revealed differences in
the transcript signature of differently treated elm leaves in comparison to
untreated elms. For the first time it was shown for a tree species that insect
eggs can induce changes in transcript levels of genes involved in the primary
as well as secondary metabolism. Morphological, chemical and molecular aspects
of defence mechanisms of elms against biotic stressors were reviewed. However,
this review demonstrates the lack of knowledge on compounds and genes playing
a role in the defence of elms against pests and diseases. After the massive
reduction of elm abundance worldwide by especially the Dutch elm disease,
there is a revival of interest in elms. Further research is required to
understand the complex mechanisms of elm defence against biotic stressors and
to use this knowledge as valuable tool in sustainable pest management.
de
dc.description.abstract
Pflanzen können auf Eiablagen von Insekten auf ihren Blättern reagieren und
sich dadurch gegen herbivore Insekten verteidigen, bevor deren Larven mit dem
Fraß beginnen. Die Eiablage des herbivoren Ulmenblattkäfers Xanthogaleruca
luteola (Müller) (Coleoptera: Chrysomelidae) induziert die Freisetzung von
Blattdüften in der Europäischen Feldulme Ulmus minor Mill. (Ulmaceae). Dieser
eiablageinduzierte Duft lockt den Eiparasitoiden Oomyzus gallerucae
(Hymenoptera: Eulophidae) an, welcher die Käfereier durch Parasitierung
zerstört und dadurch indirekt die Pflanze schützt. Um die Relevanz von
eiablageinduzierten Terpenoiden bei der Anlockung von Parasitoiden
aufzuklären, wurden Ulmen mit Inhibitoren für die Terpenoidbiosynthese
behandelt und der resultierende Ulmenduft auf seine Attraktivität für den
Parasitoiden untersucht. Wie Olfaktometertests im Labor zeigten, hatte der
eiablageinduzierte Ulmenduft seine Attraktivität für den Eiparasitoiden nach
Inhibitorbehandlung der Ulmenpflanzen verloren. Freilanduntersuchungen
bestätigten die Annahme, dass einzelne Terpenoide den Eiparasitoiden anlocken
können. Labor- und Freilandstudien zeigten, wie die Wirtsfindung in einer
solchen Pflanzen-Herbivor-Parasitoid Interaktion unter natürlichen Bedingungen
ablaufen könnte. O. gallerucae lokalisiert die Wirtseier auf Ulmen, indem sie
sich zu Sequiterpenoiden hin orientiert, die eine Schlüsselfunktion bei der
Anlockung dieser Parasitoide haben und in größerer Menge von induzierten Ulmen
abgegeben werden. Diese Sesquiterpenoide können auch in Anwesenheit eines
Hintergrundduftes von unbefallenen Ulmen wahrgenommen werden. Im Gegensatz
dazu beeinflusst ein Hintergrundduft, welcher zu größeren Anteilen aus grünen
Blattdüften besteht, die Wirtssuche dieser Parasitoidenart negativ. Der
Wissensstand über die molekular-genetischen Reaktionen von Bäumen auf Insekten
Eiablage ist sehr gering. Daher wurde eine EST (Expressed Sequence Tag),
Datenbank aus Ulmenblättern nach Befall (Fraß, Eier) durch den Ulmenblattkäfer
X. luteola generiert. Diese Datenbank besteht aus 361.196 ESTs, die zu 52.823
spezifischen Transkripten zusammengefasst sind. Durch vergleichende in silico
Analysen von hunderten von Gentranskripten wurden Unterschiede im
Transkriptommuster von Ulmenblättern nach den verschiedenen Behandlungen
aufgedeckt. Zum ersten Mal wurde hier für eine Baumart demonstriert, dass
Insekteneier Veränderungen in Transkriptraten von Genen aus dem Primär- sowie
Sekundärstoffwechsel auslösen können. In einem Übersichtsartikel wurden
morphologische, chemische und molekulare Aspekte der Ulmenverteidigung
zusammengefasst. Dieser Übersichtsartikel demonstriert, wie wenig bisher über
Metabolite und Gene bekannt ist, welche bei der Verteidigung von Ulmen eine
Rolle spielen, obwohl das Interesse an Ulmen nach ihrer massiven Vernichtung
durch die Holländische Ulmenkrankheit wieder zunimmt. Es besteht weiterer
Forschungsbedarf, um tiefere Einblicke in die komplexen
Verteidigungsmechanismen von Ulmen gegen biotische Stressoren zu erhalten und
um diese als ein wertvolles Werkzeug bei der nachhaltigen Schädlingsbekämpfung
verwenden zu können.
de
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
Chemical molecular ecology
dc.subject
indirect plant defence
dc.subject
volatiles, EST database
dc.subject
pest management
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::570 Biowissenschaften; Biologie
dc.title
How elms respond to insect egg deposition
dc.contributor.inspector
Herr Prof. Dr. J. Gershenzon
dc.contributor.firstReferee
Frau Prof. Dr. M. Hilker
dc.date.accepted
2014-01-16
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000096896-5
dc.title.subtitle
Investigations of an ecological phenomenon by chemical and molecular
approaches
dc.title.translated
Wie Ulmen auf die Eiablage von Insekten reagieren
de
dc.title.translatedsubtitle
Untersuchungen eines ökologischen Phänomens unter Verwendung von chemischen
und molekularen Methoden
en
refubium.affiliation
Biologie, Chemie, Pharmazie
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000096896
refubium.note.author
DFG-gefördert
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000015361
dcterms.accessRights.dnb
free
dcterms.accessRights.openaire
open access