Please use this identifier to cite or link to this item: http://doi.org/10.25358/openscience-1755
Authors: Imo, Miriam
Title: Host race formation in Hyalesthes obsoletus (Signoret 1865)
Online publication date: 30-Oct-2013
Abstract: Die Winden-Glasflügelzikade Hyalesthes obsoletus (Cixiidae, Glasflügelzikaden) nutzte in Deutschland ursprünglich die Ackerwinde Convolvulus arvensis als Wirtspflanze, allerdings nahm in den letzten zwei Dekaden die Abundanz auf der Großen Brennnessel Urtica dioica stark zu, zusammen mit der Inzidenz der Schwarzholzkrankheit Bois noir auf Weinreben. Bois noir wird durch ein Phytoplasma verursacht, das durch H. obsoletus von C. arvensis und U. dioica auf Weinreben übertragen wird. Es stellte sich daher die Frage, ob H. obsoletus Wirtsrassen entwickelt hat, die möglicherweise die Bois noir-Epidemiologie beeinflussen. In der vorliegenden Studie wurden folgende Fragestellungen bearbeitet: rn(1) Gibt es in Deutschland und Europa genetisch unterscheidbare Wirtsrassen von H. obsoletus auf den beiden Wirtspflanzen C. arvensis und U. dioica? Es wurden sieben Mikrosatellitenmarker entwickelt und etabliert, um H. obsoletus Populationen aus Deutschland und Europa genetisch zu analysieren. Es zeigte sich eine deutliche Differenzierung zwischen Populationen von beiden Wirtspflanzen in Deutschland, jedoch nicht in den historischen Ursprungsgebieten der deutschen Populationen, in der Schweiz, Italien oder Slovenien.rn(2) Wo sind die deutschen Wirtsrassen von H. obsoletus entstanden? Eine Einwanderung von südlichen, bereits an U. dioica angepassten Individuen stand einer lokalen Wirtsrassenevolution gegenüber. Die engere genetische Verwandtschaft der deutschen Population auf U. dioica zu denen auf C. arvensis, im Vergleich zu den übrigen Populationen auf U. dioica, impliziert einen lokalen Prozess im nördlichen Verbreitungsgebiet. Eine Immigration südlicher Tiere scheint nicht zur Diversifizierung beigetragen zu haben, führte aber möglicherweise einen U. dioica-spezifischen Phytoplasma-Stamm ein. Durch Wirtsrassenevolution entwickelten sich spezifische, vektorbasierte epidemiologische Kreisläufe der Schwarzholzkrankheit Bois noir. rn(3) Welche Präferenzen zeigen die beiden Wirtsrassen von H. obsoletus für die Wirtspflanzen C. arvensis und U. dioica und unterscheiden sich diese? Die Präferenz von H. obsoletus aus beiden deutschen Wirtsrassen in Bezug auf den Geruch der Wirtspflanzen wurde in einem Y-Olfaktometer untersucht, zusätzlich wurden beide Pflanzen direkt zur Wahl gestellt. Bei beiden Untersuchungen zeigte die Population von C. arvensis eine signifikante Präferenz für ihre native Wirtspflanze. Die Population von U. dioica wies dagegen keine Präferenz für den Geruch einer Wirtspflanze auf, bevorzugte im direkten Test jedoch signifikant ihre native Wirtspflanze. Dies weist darauf hin, dass die Anpassung an den â neuenâ Wirt noch nicht vollständig ist.rn
The planthopper Hyalesthes obsoletus (Cixiidae) originately used Convolvulus arvensis as its major host plant in Germany, however, within the last two decades the abundance on Urtica dioica increased immensely, together with the incidence of the grapevine yellows disease bois noir. Bois noir is caused by a phytoplasma, which is transmitted by H. obsoletus from C. arvensis and U. dioica to grapevine. Therefore, the question arose whether H. obsoletus developed host races which may influence the epidemiology of bois noir. The following questions were analyzed in the presented thesis:rn (1) Do Germany and Europe harbor genetically distinct host races of H. obsoletus associated with the two host plants C. arvensis and U. dioica? Seven microsatellite markers were developed and established to genetically analyze populations of H. obsoletus from Germany and Europe. A clear distinction between populations of both host races was found in Germany, but not in the historic native regions of the German populations, namely in Switzerland, Italy and Slovenia.rn(2) Where did the German host races of H. obsoletus evolve? An immigration of southern, already U. dioica-adapted individuals was contrasted by a local host race evolution. The closer genetic relationship between German populations utilizing U. dioica and C. arvensis in comparison to the remaining populations utilizing U. dioica implies a local process in the northern distribution range. An immigration of southern individuals does not seem to have contributed to diversification, but may have introduced a U. dioica-specific phytoplasma strain. Host race evolution lead to specific, vector-based epidemiological cycles of the grapevine yellows disease bois noir. rn (3) What are the preferences of both host races of H. obsoletus for the host plants C. arvensis and U. dioica and do they differ? The preference of H. obsoletus in relation to the odor of the host plants was tested in a y-olfactometer, additionally both plants were presented for direct choice. In both setups, the C. arvensis-associated population showed a significant preference for its native host plant. However, the U. dioica-associated population displayed no preference for the odor of any host plant, but significantly preferred its native host plant when given direct choice. This implies that adaptation to the â novelâ host is not yet complete.rn
DDC: 570 Biowissenschaften
570 Life sciences
Institution: Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department: FB 10 Biologie
Place: Mainz
ROR: https://ror.org/023b0x485
DOI: http://doi.org/10.25358/openscience-1755
URN: urn:nbn:de:hebis:77-35324
Version: Original work
Publication type: Dissertation
License: In Copyright
Information on rights of use: https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent: 83 S.
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