Die chemische Ökologie on Ku z lügelkä e n de Ga ungen
Dianous und S enus (Coleop e a, S aphylinidae)
Disse a ion
zu E langung des Dok o g ades de Na u wissenscha en (D . e . na .) de
Fakul ä ü Biologie, Chemie und Geowissenscha en
de Uni e si ä Bay eu h
o geleg on
ANDREAS SCHIERLING
aus Wunsiedel
Bay eu h, im Mä z 2013
Die o liegende A bei wu de im Zei aum on Janua 2010 bis Mä z 2013 am Leh s uhl ü
Tie ökologie II de Uni e si ä Bay eu h un e Be euung on He n P o . D . Kon ad De ne
ange e ig .
Volls ändige Abd uck de on de Fakul ä ü Biologie, Chemie und Geowissenscha en de
Uni e si ä Bay eu h genehmig en Disse a ion zu E langung des akademischen G ades eines
Dok o s de Na u wissenscha en (D . e . Na .).
Disse a ion einge eich am: 05.03.2013
Zulassung du ch die P ü ungskommission: 07.03.2013
Wissenscha liches Kolloquium: 30.07.2013
Am ie ende Dekan:
P o . D . Bea e Lohne
P ü ungsausschuss:
P o . D . K. De ne (E s gu ach e )
P o . D . K. H. Ho mann (Zwei gu ach e )
P o . D . Ch. La o sch (Vo si z)
P o . D . K. Sei e
PD D . S . Geime
Inhal
INHALTSVERZEICHNIS
TEIL I - SYNOPSIS
1. Ein üh ung .............................................................................................................................. 1
1.1 Chemische Ve eidigung bei A h opoden .............................................................. 1
1.2 Chemische Abweh de S aphylinidae .................................................................... 2
1.3 Chemische Ökologie de S eninae .......................................................................... 4
1.4 Zielse zungen de A bei ......................................................................................... 6
2. Besch eibung de Teilp ojek e .............................................................................................. 9
2.1 Mo phologie und Ul as uk u de Pygidiald üsen de S eninae ........................... 9
2.1.1 Mo phologie des Pygidiald üsensys ems on S. comma und S.
bigu a us ...................................................................................................... 10
2.1.2 Ul as uk u de g oßen Rese oi e und des zugehö igen D üsen-
gewebes on S. comma und S. bigu a us ..................................................... 11
2.1.3 Ul as uk u und Funk ion de kleinen Rese oi e und des zuge-
hö igen D üsengewebes on S. comma und S. bigu a us ........................... 13
2.1.4 Mo phologie des Pygidiald üsensys ems wei e e S eninae ........................ 16
2.2 Zusammense zung de Pygidiald üsensek e e e schiedene S eninae................. 17
2.3 Biologische Wi kung de Pygidiald üsensek e e de S eninae ............................. 19
2.3.1 F aßhemmende Wi kung de Pygidiald üsensek e e ................................... 20
2.3.2 An imik obielle Wi kung de Pygidiald üsensek e e ................................... 23
2.3.3 Ein luss de Kon igu a ion de chi alen Sek e komponen en S enusin
und No s enusin au de en biologische Wi kung ......................................... 26
2.4 Biosyn hese de s icks o hal igen Sek e komponen en ........................................ 28
2.5 E olu ion de Pygidiald üsensys eme und -sek e e de S eninae .......................... 34
3. Zusammen assung ................................................................................................................ 38
4. Summa y ............................................................................................................................... 40
5. Li e a u e zeichnis ............................................................................................................. 42

Inhal
TEIL II - PUBLIKATIONEN
Publika ionen und Publika ionsmanusk ip e ........................................................................ 49
Da s ellung des Eigenan eils ...................................................................................................... 50
Publ. I: The Pygidial De ense Gland Sys em o he S eninae (Coleop e a,
S aphylinidae): Mo phology, Ul as uc u e and E olu ion. ..................... 53
Publ. II: The Mul i unc ional Pygidial Gland Sec e ion o he S eninae
(Coleop e a: S aphylinidae): Ecological Signi icance and
E olu ion. .................................................................................................. 55
Publ. III: Biosyn hesis o he De ensi e Alkaloid (Z)-3-(2-Me hyl-1-
bu enyl)py idine in S enus similis Bee les. ............................................... 57
Publ. IV: Biosyn hesis o he De ensi e Alkaloid Cicindeloine in S enus
solu us Bee les. .......................................................................................... 59
Danksagung ............................................................................................................................... 61
Abbildungs- und Tabellen e zeichnis
ABBILDUNGS- UND TABELLENVERZEICHNIS
Abb. 1 Typische S aphylinidenhabi us und ausgewähl e Abweh e bindungen de
S aphylinidae ............................................................................................................ 3
Abb. 2 Bekann e Ve bindungen aus den Pygidiald üsen de S eninae ................................ 5
Abb. 3 Mo phologie de Pygidiald üsen de S eninae ....................................................... 10
Abb. 4 Mo phologie und Ul as uk u des Pygidiald üsensys em eils R1/D1 on
S enus comma und S. bigu a us ............................................................................. 12
Abb. 5 Mo phologie und Ul as uk u des Pygidiald üsensys em eils R2/D2 on
S enus comma und S. bigu a us ............................................................................. 15
Abb. 6 Abwandlungen und Reduk ionen des D üsensys ems R2/D2 bei wei e en
S eninen .................................................................................................................. 16
Abb. 7 Massenspek en on S enusin und den Dehyd o e bindungen aus S. scabe . ....... 18
Abb. 8 Two-Choice-Bio es s zu E mi lung de De e en ak i i ä de syn he ischen
D üsensek e komponen en und -sek e e gegen die Ameise Lasius la us ............. 21
Abb. 9 Two-Choice-Bio es s zu E mi lung de De e en ak i i ä de syn he ischen
D üsensek e komponen en gegen den Fisch Xiphopho us helle i ......................... 23
Abb. 10 Ein luss de Kon igu a ion des S enusins au dessen biologische Wi kung .......... 26
Abb. 11 Elek oan ennog amm. Ve ände ung des Summenpo en ials alle Rezep-
o en in eine An enne on S. bimacula us nach Au blasen on S enusin ............. 27
Abb. 12 Massenspek en on 3-(2-Me hyl-1-bu enyl)-py idin aus dem Pygidial-
d üsensek e on S. similis und Cicindeloin aus dem Sek e on S. solu us
nach Ve ü e n de ma kie en Aminosäu en L-[D9,15N2]-Lysin und L-
[D10,15N]-Isoleucin ................................................................................................. 29
Abb. 13 Biosyn hese de Haup komponen en-Alkaloide aus den Pygidiald üsen de
S eninae .................................................................................................................. 30
Abb. 14 Massenspek en on Vo läu e me aboli en de Alkaloid-Biosyn hese in den
Pygidiald üsen de S eninae ................................................................................... 31
Abb. 15 S e eoselek i e Biosyn hese des S enusins in S. similis und S. bimacula us ......... 33
Abb. 16 Mögliche S ammbaum de S eninae basie end au de Ve eilung de
Abweh e bindungen im Pygidiald üsensek e ..................................................... 36
Tabelle 1 Quan i a i e Zusammense zung de Pygidiald üsensek e e ausgewähl e
S eninae .................................................................................................................. 19
Tabelle 2 Aga di usions es s zu Cha ak e isie ung de an imik obiellen Ak i i ä en
de Sek e komponen en .......................................................................................... 24
Abkü zungs e zeichnis
ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS
bzw. beziehungsweise
CI chemische Ionisa ion
D1 R1 band ö mig au gelage es D üsengewebe, O de Alkaloid-Biosyn hese
D2 sek e o isch ak i es Gewebe zu R2, O de Te pen-Biosyn hese
EI elec on impac ioniza ion, Elek onens oßionisa ion
e al. e alii/e alae („und ande e“)
GC Gasch oma og aph bzw. Gasch oma og aphie
GC/MS Gasch oma og aph/Massenspek ome e -Kopplung
incl. inklusi e
M+ Molekülion
m1 Vo läu e me aboli 1 aus de Alkaloid-Biosyn hese
m2 Vo läu e me aboli 2 aus de Alkaloid-Biosyn hese
MS Massenspek ome e bzw. Massenspek um
m/z Masse du ch Ladungszahl
n.d. nich du chge üh
Publ. Publika ion
R1 g oßes Pygidiald üsen ese oi
R2 kleines Pygidiald üsen ese oi an de Basis des G oßen
s Sekunde
TIC To alionens omch oma og amm
u Uni (Masseneinhei )
z.B. zum Beispiel
Teil I
Synopsis
Ein üh ung
NEUMANN, 1993; LUSEBRINK e al., 2009). Wei e hin wi d das Sek e mi den Hin e beinen an
de Abdominalspi ze abgenommen und du ch „Sec e ion G ooming“ („Sek e pu zen“, KOVAC
& MASCHWITZ, 1989) au de Kö pe obe läche e eil , wo es dank seine an imik obiellen
Eigenscha en den Kä e o In ek ionen du ch Mik oo ganismen schü z (BETZ, 1999;
LUSEBRINK, 2007, LUSEBRINK e al., 2008b). Das wohl spek akulä s e Einsa zgebie de
Pygidiald üsensek e e de S eninae is die Fo bewegung de Kä e au de Wasse obe läche
du ch Abgabe kleine Sek e mengen, welche be ei s An ang des 20. Jah hunde s on
PIFFARD (1901) sowie BILLARD & BRUYANT (1905) besch ieben wu de. Mi ih en
hyd ophoben Ta senun e sei en sind die S eninae in de Lage, sich au de Obe läche on
Gewässe n zu bewegen. Beim so genann en „Sp ei ungsschwimmen“ be üh de Kä e mi
seinen an de Abdominalspi ze ausges ülp en Pygidiald üsen die Wasse obe läche und gib
einen kleinen Sek e op en ab (LINSENMAIR, 1963; LINSENMAIR & JANDER, 1963;
SCHILDKNECHT, 1970). Die nahezu wasse unlöslichen Sek e komponen en sp ei en au de
Wasse obe läche augenblicklich auseinande und bilden einen sich asch ausdehnenden,
monomolekula en Film, an dessen Rand de Kä e o ange ieben wi d (SCHILDKNECHT,
1970; DETTNER, 1991; LANG e al., 2012). Bei kon inuie liche Sek e abgabe können die Tie e
so beeind uckende Geschwindigkei en on übe 40 cm/s e eichen und du ch K ümmung des
Abdomens ak i ih e Bewegungs ich ung s eue n (SCHILDKNECHT, 1976, SCHILDKNECHT e
al., 1976, LANG e al. 2012). Das Phänomen des Sp ei ungsschwimmens au de
Wasse obe läche is auße halb de S eninae nu bei semiaqua ischen Wanzen de Ga ungen
Velia, Mic o elia und Rhagi elia (He e op e a, Ge omo pha) bekann , wobei hie keine
abdominal p oduzie en Sek e e zum Einsa z kommen, sonde n sp ei ungsak i e
Ve bindungen im Speicheld üsensek e übe das Ros um nach hin en abgegeben we den
(LINSENMAIR & JANDER, 1963; ANDERSEN, 1976).
1.4 Zielse zungen de A bei
Die o liegende Disse a ionssch i beschä ig sich mi de chemischen Ökologie de
S eninae. Vo allem ü de ensi e Ve hal ensweisen is diesbezüglich das
Pygidiald üsensys em on zen ale Bedeu ung, dessen Sek e on den Tie en sowohl zu
Abweh di e se O ganismen, als auch zu Fo bewegung au de Wasse obe läche
eingese z we den kann. Obwohl be ei s einige A bei en übe die Pygidiald üsen und
Weh sek e e ausgewähl e Ve e e de S eninae e ö en lich wu den, sind nu wenige
Da en bezüglich biologische Wi kung und Biosyn hese de Ve bindungen aus dem
6

Ein üh ung
D üsensek e sowie de Ul as uk u und Funk ionsmo phologie des S eninen-
Pygidiald üsensys ems selbs o handen. Wei e hin e olg e bishe keine Analyse de
D üsenmo phologie und Sek e zusammense zung hinsich lich po en iell phylogene isch
ele an e , a spezi ische Me kmale. Basie end au den bislang publizie en E kenn nissen
übe das Pygidiald üsensys em de S eninae und dessen Sek e ionsp oduk e wu den als
G undlage ü die o liegende A bei olgende Hypo hesen o mulie :
1. Inne halb de S eninae exis ie en phylogene isch ele an e, a spezi ische
Un e schiede bezüglich Mo phologie, Ul as uk u und Funk ionsmo phologie de
Pygidiald üsen.
→ lich -, ansmissionselek onen- und as e elek onenmik oskopische Analyse
des Pygidiald üsensys ems ausgewähl e S eninae zu E mi lung on
Mo phologie, Ul as uk u und Funk ion des D üsensys ems
→ e gleichende Analyse de Pygidiald üsenmo phologie ausgewähl e A en aus
de G uppe de S eninae
2. Im Pygidiald üsensek e de S eninae sind neben den bislang bekann en Ve bindungen
wei e e Komponen en o handen.
→ GC/MS-Analyse de Pygidiald üsensek e e di e se S eninae
3. Die mul i unk ionale Wi ksamkei des Pygidiald üsensek e s de S eninae is au die
spezi ische Ak i i ä de Einzelkomponen en ode de en Mischungen gegen
e schiedene Zielo ganismen zu ückzu üh en.
→ Analyse de biologischen Wi kung bekann e Sek e komponen en gegen
un e schiedliche O ganismeng uppen
4. Die Biosyn hese alle s icks o hal igen Komponen en im Pygidiald üsensek e de
S eninae olg dem in LUSEBRINK e al. (2008a) ü S enusin o geschlagenen
Mechanismus übe iden ische Vo läu e me aboli en.
→ Fü e ung on deu e ie en Alkaloid-Vo s u en an ausgewähl e S enus-A en
→ GC/MS-Analyse de Pygidiald üsensek e e hinsich lich des Einbaus de
Deu e ium-Ma kie ung in die Sek e -Alkaloide
7
Ein üh ung
5. Inne halb de S eninae sind T ends bezüglich de E olu ion des Pygidiald üsen-
sys ems und dessen Sek e s e kennba .
→ e gleichende Analyse de quali a i en und quan i a i en Zusammense zung
de Sek e e di e se S eninae
→ Ve gleich de Sek e zusammense zung mi de D üsenmo phologie de
un e such en S eninae und be ei s publizie en phylogene ischen Li e a u da en
8
Besch eibung de Teilp ojek e
2. Besch eibung de Teilp ojek e
In de o liegenden A bei wu de die Chemische Ökologie de S eninae sowie das hie bei
besonde s ele an e Pygidialweh d üsensys em de Kä e un e such . Neben de quali a i en
und quan i a i en Analyse lüch ige und e hal ensmodi izie ende Ve bindungen im
Pygidiald üsensek e e olg e eine Un e suchung de biologischen Wi kung einzelne
Sek e komponen en und de Gesam sek e e au Wi bel ie e, Insek en und Mik oo ganismen.
Wei e hin wu de die Biosyn hese de Sek e -Alkaloide au geklä und eine biogene ische
Ve wand scha de Alkaloid-Komponen en e mi el . Da übe hinaus e olg e eine de aillie e
Be ach ung de Ul as uk u und Funk ionsweise des Pygidiald üsensys ems und po en ielle
E olu ions ends in D üsenmo phologie und Weh sek e -Zusammense zung.
Die du chge üh en A bei en de einzelnen Teilp ojek e sind im olgenden Abschni im
De ail da ges ell . Die Links zu den olls ändigen Publika ionen sind in Teil II ange üg .
2.1 Mo phologie und Ul as uk u de Pygidiald üsen de S eninae
Be ei s 1957 beschä ig e sich M. F. JENKINS mi de Mo phologie de Pygidiald üsen de
S eninae anhand on Dianous coe ulescens GYLLENHAL, 1810 und S enus comma LECONTE,
1863. In seine A bei be ich e e on paa igen D üsen ese oi en mi band ö mig
au gelage em sek e o isch ak i em Gewebe. In wei e en A bei en wu den spä e ü S.
comma und S. bigu a us LINNÉ, 1758 zusä zliche, kleine e Rese oi e g obmo phologisch
besch ieben, die sich hinsich lich ih e Chemie on den g oßen un e schieden
(SCHILDKNECHT, 1970; SCHILDKNECHT e al., 1976; DETTNER, 1993; LUSEBRINK, 2007). De
O de Biosyn hese de Ve bindungen in den zusä zlichen Rese oi en konn e alle dings in
bishe igen Analysen noch nich geklä we den.
Da das Pygidiald üsensys em bei den A en S. comma und S. bigu a us ohne jegliche
Reduk ion und in all seinen Einzels uk u en unk ionell quasi als G undbauplan o lieg ,
wi d die Mo phologie und Ul as uk u de D üsen und Rese oi e zunächs aus üh lich und
e s mals ü diese beiden A en besch ieben. Im Anschluss da an we den die Modi ika ionen
des D üsensys ems bei wei e en S eninae e läu e .
9
Besch eibung de Teilp ojek e
2.1.1 Mo phologie des Pygidiald üsensys ems on S. comma und S. bigu a us
Das Pygidiald üsensys em de A en S. comma und S. bigu a us is mo phologisch
wei gehend iden isch ausgebilde . Es e s eck sich do sal de Geschlech so gane und la e al
des Da mes übe die le z en d ei bis ie Abdominalsegmen e (JENKINS, 1957). Das
D üsensys em bes eh aus zwei g oßen Rese oi en (R1), denen das zugehö ige sek e o ische
Gewebe (D1) in eine Ein al ung de Rese oi wand band ö mig au gelage is . Die
Aus üh gänge de g oßen Rese oi e münden in e b ei e e Memb ans uk u en, die zu
Sek e abgabe an de Abdominalspi ze la e al des A e s ausges ülp we den können (JENKINS,
1957) (Abb. 3). An de Basis de Aus üh gänge on R1 be inde sich je ein wei e es, kleine es
Rese oi (R2), das nich on D1 be üll wi d (SCHILDKNECHT, 1970; SCHILDKNECHT e al.,
1976). Das bishe unbekann e, zu R2 gehö ige D üsengewebe (D2) be inde sich als
„blumenkohla ig“ s uk u ie es Gebilde gegenübe de Mündung on R2 und umschließ
do den Aus üh gang on R1 (Abb. 3).
Die auss ülpba en Memb anbe eiche können du ch E höhung des Hämolymphd ucks nach
außen ged ück we den. Die Re ak ion e olg übe meh e e Muskelg uppen, die zen al
zwischen den beiden Aus üh gängen und im Be eich de Mündung on R2 anse zen
(JENKINS, 1957).
R1
R2
Ma
D1
D2
R1
R2
D2
D1
CBA
Abb. 3 Mo phologie de Pygidiald üsen de S eninae. (A) S. comma mi in na ü liche Lage
eingezeichne en Pygidiald üsen. (B) Schema ische Übe sich sda s ellung des Pygidiald üsensys ems
on S. comma und S. bigu a us. (C) Lich mik oskopische Au nahme eine Häl e des Pygidiald üsen-
sys ems on S. comma nach Vi al ä bung mi Me hylenblau.
R1 g oße D üsen ese oi e, D1 band ö miges, au R1 au gelage es D üsengewebe, R2 kleine
D üsen ese oi e, D2 sek e o isches Gewebe zu R2, Ma auss ülpba e Memb anbe eiche de
Rese oi -Aus üh gänge. Messbalken: (A) 1 mm, (C) 200 µm.
10
Besch eibung de Teilp ojek e
2.1.2 Ul as uk u de g oßen Rese oi e und des zugehö igen D üsengewebes on S.
comma und S. bigu a us
Die g oßen Rese oi e R1 des Pygidiald üsensys ems we den nach Ö nen des Abdomens
on S. comma ode S. bigu a us als du chsich ige, lüssigkei sge üll e Blasen mi eine
Länge on 1,3-1,5 mm sich ba . In eine sei lichen Ein al ung de Rese oi wand liegen die
e wa 1,2 mm langen zugehö igen sek e o ischen Gewebe D1 (Abb. 3, 4A), die alle Alkaloid-
Komponen en des Pygidiald üsensek e s p oduzie en (SCHILDKNECHT e al., 1975; KOHLER,
1979; LUSEBRINK e al., 2009; MÜLLER e al., 2012). En e n man die Weich eile eines
p äpa ie en D üsensys ems du ch Maze a ion in 10 % KOH (20 min, 90 °C), so bleiben im
Be eich on D1 ubulä e S uk u en mi eine Länge on e wa 21 µm und einem Du chmesse
on 0,3-0,7 µm zu ück (Publ. I, Abb. 3A, B). Hie bei handel es sich um cu iculä e Kanäle,
die die im D üsengewebe p oduzie en Sek e e au nehmen und ins Rese oi R1 lei en
(Abb. 4A, B). Die Kanäle lassen sich in einen aden ö migen dis alen und einen dicke en
p oximalen Abschni un e eilen (Abb. 4B). Be ach e man Que schni e du ch das Gewebe
on D1 im T ansmissionselek onenmik oskop, so wi d e sich lich, dass de dis ale
Kanalbe eich im in ak en Gewebe on eine lang ges eck en D üsenzelle umgeben is und
eine ca. 50 nm dicke, po öse Wandung aus epicu iculä em Ma e ial au weis (QUENNEDEY,
1998) (Abb. 4B, C). Die D üsenzelle bilde um den Kanal eine ex azellulä e Höhle, de en
Lumen du ch eine Zellmemb an om Zellplasma ge enn is . Übe zahl eiche Mik o illi kann
on de D üsenzelle p oduzie es Sek e ma e ial du ch Exocy ose aus in azellulä en Vesikeln
in den zen alen Ex azellulä aum abgegeben we den, wo es du ch die po öse Epicu icula ins
Inne e des Kanals gelang und zum Rese oi R1 gelei e wi d. In Dünnschni en is eine um
den Tubulus akkumulie ende Masse sich ba , welche nach HAPP e al. (1966) bei Te pen-
p oduzie enden Phasmiden-Weh d üsen als Sek e ode Sek e o s u e zu in e p e ie en is
(Abb. 4C; Publ. I, Abb. 3C, D). Die zu Syn hese de Sek e komponen en nö ige Ene gie wi d
o ensich lich du ch eine Vielzahl on Mi ochond ien be ei ges ell , welche sowohl um die
ex azellulä e Höhle als auch inne halb de Mik o illi angeo dne sind (Abb. 4B, C).
De p oximale Teil de Tubuli s ell eine sek e ablei ende Ve bindung zwischen de
D üsenzelle und dem Rese oi R1 he und ende in eine Po e in de Rese oi memb an.
Diese Tubulus egion be inde sich inne halb eine lang ges eck en Kanalzelle, die die
D üsenzelle pene ie und meis komple on diese umgeben is (Abb. 4B). Da ein Aus i
de bioak i en Abweh e bindungen aus dem Kanal in das Cy oplasma a ale Folgen ü die
umliegenden Zellen und Gewebe hä e, lieg hie eine 150-200 nm s a ke, epicu iculä e
Wandung des Tubulus o , die zusä zlich mi eine e wa 10 nm dicken Cu iculin-Auskleidung
11

Besch eibung de Teilp ojek e
e s ä k is (QUENNEDEY, 1998). Die Ve bindung zwischen Kanal- und D üsenzelle wi d
mi els sep a e junc ions he ges ell . Bei diese Fo m de Zell-Zell-Ve knüp ung sind die
be eilig en Zellen on P o eingü eln umgeben, welche übe lei e ö mig angeo dne e
P o einb ücken („Sep en“) e knüp we den (LANE, 1982; Publ. I, Abb. 3E). Auch in de
Kanalzelle lieg de Tubulus nich ei im Zellplasma, sonde n is in einem schmalen
Ex azellulä aum im Inne en de Zelle lokalisie . Da die Kanalzelle keine sek e o ische
Ak i i ä au weis , beinhal e sie keine Mik o illi und is neben einem Zellke n und wenigen
Mi ochond ien gene ell a m an Zells uk u en.
Rw
A
C
B
Nu
Tw
Dz
E
Kz
M
Ta
Ez
Mc
Go
Bl
Dz
E
R1
Ta
Ec Se
Dz
Mc
M
Ve
Ez
Abb. 4 Mo phologie und Ul as uk u des Pygidiald üsensys em eils R1/D1 on S enus comma und S.
bigu a us (Schema ische Da s ellung). (A) Que schni du ch R1/D1. (B) Ve g öße ung eines
Teilausschni s on (A). (C) Que schni du ch eine D1-D üsenzelle im Be eich de ex azellulä en
Höhlung und de sek e au nehmenden Tubuluss uk u .
Bl Basallamina, Dz D üsenzelle, Ec inne e Epicu icula, Ez Ex azellulä aum, E schü zende
Epi helzellen, Go Golgi-Appa a , Kz Kanalzelle, Mc Mi ochond ien, M Mik o illi, Nu Nucleus, Rw
Rese oi wand on R1, Se um den sek e au nehmenden Tubulus eil akkumulie endes Sek e , Ta
sek e au nehmende Tubulus eil, Tw sek e wei e lei ende Tubulus eil, Ve Sek e esikel. Die
schema ischen Da s ellungen de S uk u en geben die a sächlichen G ößen e häl nisse nich
maßs absge eu wiede .
12
Besch eibung de Teilp ojek e
Da das gebilde e Sek e mi els eines cu iculä en Kanals abgelei e wi d, und die sek e o ische
Zelle somi nich in di ek em Kon ak mi eine sek e speiche nden S uk u ode dem O de
Sek e ausscheidung s eh , is die D üsenzelle als e minale D üsenzelle des Typs III nach
NOIROT & QUENNEDEY (1974, 1991) sowie QUENNEDEY (1998) zu klassi izie en. De
Komplex aus D üsen- und Kanalzelle is als D üseneinhei zu bezeichnen (NOIROT &
QUENNEDEY, 1991).
Die D üseneinhei en liegen de Rese oi memb an in eine Ein al ung einschich ig au und
we den zu Hämolymphe hin du ch ein meh schich iges, nich sek e o isch ak i es Epi hel
mi au gelage e Basallamina abgeg enz (Abb. 4A, B). Die Wandung de Rese oi e selbs
is mi eine 70-100 nm dicken In ima aus epicu iculä en Ma e ial ausgekleide (Abb. 4B). In
den nich du ch D üsenzellen bedeck en Be eichen is die Rese oi wand on einem dünnen,
elas ischen Muskelepi hel mi que und längs e lau enden Myo ib illen umgeben (Publ. I,
Abb. 3F). An ih e Basis e jüngen sich die g oßen Rese oi e R1 zunächs zu schmalen
Aus üh gängen, um sich ku z o de Mündung nach außen wiede s a k zu den auss ülpba en
Memb anbe eichen zu e wei e n (Abb. 3).
2.1.3 Ul as uk u und Funk ion de kleinen Rese oi e und des zugehö igen
D üsengewebes on S. comma und S. bigu a us
Die bis zu 330 µm langen kleine en Rese oi e R2 münden im Be eich de basalen
Aus üh gänge in die g oßen Rese oi e R1 ein. Ihnen genau gegenübe liegen die in
bishe igen A bei en s e s übe sehenen sek e o ischen Gewebe D2 (Abb. 3, 5A), welche die
Te pen-Komponen en des Pygidiald üsensek e s p oduzie en (SCHILDKNECHT e al., 1975;
NEUMANN, 1993). Das D üsengewebe D2 is in Funk ion und G undbauplan wei gehend
iden isch mi D1, eins uk u ell e geben sich jedoch g a ie ende mo phologische
Un e schiede.
D2 bes eh aus zahl eichen einzelnen D üseneinhei en, die je aus eine sek e o isch ak i en
Zelle des Typs III nach NOIROT & QUENNEDEY (1974, 1991) und QUENNEDEY (1998) sowie
mindes ens eine sek e ablei enden Kanalzelle au gebau sind. Du ch Zusammenballung
iele D üseneinhei en en s eh eine „Blumenkohl-ähnliche“ Gesam s uk u , die dem
Aus üh gang on R1 au gelage is und diesen wei gehend umschließ (Abb. 5A). Nach
Maze a ion in 10 % KOH bleiben auch hie zahl eiche Kanals uk u en zu ück, die jedoch mi
eine du chschni lichen Gesam länge on e wa 60 µm deu lich länge als die in D1
beobach e en Tubuli aus allen (Publ. I, Abb. 5). Auch hie kann zwischen einem p oximalen
und dis alen Kanalbe eich un e schieden we den. De dis ale Tubulus eil lieg im D2-Gewebe
13
Besch eibung de Teilp ojek e
als e dick e, ela i ku ze sek e au nehmende S uk u o (Abb. 5). Die Wandung dieses
Tubusbe eichs bes eh aus eine e wa 60 nm dicken Epicu icula und is mi zahl eichen Po en
zu Sek e au nahme ausges a e (QUENNEDEY, 1998). De dis ale Kanalabschni is , wie auch
in D1, in eine D üsenzelle lokalisie , die hie abe eine nahezu unde Fo m au weis
(Abb. 5B). Die p oduzie en Ve bindungen we den ia Exocy ose übe eine mi Mik o illi
ausges a e e Zellmemb an in einen ex azellulä en Hohl aum im Inne en de D üsenzelle
abgegeben und übe den Tubulus abgelei e (Abb. 5B). Die D üsenzelle beinhal e g oße
Mengen an gla em Endoplasma ischen Re iculum sowie e einzel Golgi-Appa a e,
Ribosomen und Mi ochond ien.
Ähnlich wie in D1 is de sek e au nehmende Tubulusbe eich auch in D2 on Filamen en
umgeben (Abb. 5B; Publ. I, Abb. 6). Da hie jedoch s a eine meh ode wenige homogenen
Masse deu lich oneinande un e scheidba e Filamen e in eine schwamma igen S uk u
o liegen, wi d diesen Filamen en ein cu iculä e U sp ung un e s ell . Un e s ü z wi d diese
Ve mu ung du ch das Au e en on Plaques an den Apizes iele Mik o illi, wie sie auch
wäh end de Neubildung de Epicu icula bei de Insek enhäu ung zu beobach en sind (LOCKE
& HUIE, 1979). Cu iculä e Filamen e im Be eich des sek e au nehmenden Tubulus sind be ei s
ü di e se A h opodend üsen besch ieben wo den (z.B. HAPP & HAPP, 1973; BIEMONT e al.,
1992; DRILLING e al., 2010) und könn en das Sek e modi izie ende Enzyme en hal en.
Wäh end de Passage on wenig bioak i en Sek e o s u en du ch die Filamen e wü de
hie bei die Toxizi ä de Ve bindungen sch i weise e höh und somi die olle Ak i i ä de
Endp oduk e e s auße halb de sek e o ischen Zellen he ges ell . Au diese Weise könn e
eine „Selbs e gi ung“ du ch die p oduzie en Abweh e bindungen und eine dami
einhe gehende Schädigung des D üsengewebes e hinde we den (BIEMONT e al., 1992).
De p oximale, sek e ablei ende Tubulus eil s ell mi ca. 50 µm Länge den g öß en Teil eines
D2-Tubulus da . E weis eine 60 nm dicke, kompak e Epicu icula mi innen au gelage e
Cu iculinschich au (QUENNEDEY, 1998). Übe den gesam en p oximalen Tubulusbe eich
e s eu be inden sich zahl eiche o ale Auss ülpungen, die eben alls modi izie ende Enzyme
beinhal en könn en (Abb. 5B) (EISNER e al., 1964). De p oximale Kanal eil is on
mindes ens eine lang ges eck en, nich sek e o isch ak i en Kanalzelle umgeben, und do
eben alls in eine schmalen ex azellulä en Höhlung lokalisie . Die Kanalzelle pene ie die
D üsenzelle, is jedoch zum g öß en Teil nich on diese umschlossen (Abb. 5B). Beide
Zellen sind übe sep a e junc ions es mi einande e bunden.
Die ablei enden Be eiche alle Tubuli münden au einem Po en eld gesammel in den
Aus üh gang on R1 ein, welches sich exak gegenübe de R2-Ö nung be inde (Abb. 5A).
Da in R1 keine Te pen-Komponen en nachweisba sind, muss ein zu e lässige Sek e ans e
14
Besch eibung de Teilp ojek e
übe den Aus üh gang zum Rese oi R2 e olgen. Diese is e mu lich du ch ein
Kollabie en de R1-Aus üh gänge im Ruhezus and gewäh leis e , wodu ch die Po enpla e
mi den Mündungen de Tubuli di ek au die Ö nung des Rese oi s R2 gep ess wi d
(Abb. 5A; Publ. I, Abb. 7E). Bei E höhung des Hämolymphd uckes s öm Sek e aus den
Rese oi en aus, wodu ch sich die R1-Aus üh gänge ö nen und die Sek e abgabe aus beiden
Rese oi ypen möglich wi d.
Die Rese oi wand de kleinen Rese oi e R2 bes eh aus eine inne en epicu iculä en In ima,
ge olg on eine Schich dich gepack e , cu iculä e Filamen e. Beide inne e Schich en
liegen bei nich p all ge üll em Rese oi in Fal en, wodu ch eine gewisse Elas izi ä de
Rese oi wand gewäh leis e wi d. Zu Hämolymphe hin wi d die Rese oi wand du ch ein
einschich iges Epi hel mi Basallamina abgeg enz (Publ. I, Abb. 7F).
B
Nu
Nu
D
z
K
z
Go
Mc
Ri
gER
M
Ec
Bl
As
Fi
Tw
Ez
Ta
A
Pl
Ag
R1 Dz
Kz
D2
P
R2
Abb. 5 Mo phologie und Ul as uk u des Pygidiald üsensys em eils R2/D2 on S enus comma und S.
bigu a us (Schema ische Da s ellung). (A) Mo phologie und Posi ion on R2/D2 am Aus üh gang on
R1. (B) Ul as uk u eine D üseneinhei aus D2.
Ag Aus üh gang on R1, As Auss ülpungen des ablei enden Tubulus eils, Bl Basallamina, Dz
D üsenzelle, Ec inne e Epicu icula, Ez Ex azellulä aum, Fi Schich cu iculä e Filamen e, gER
gla es Endoplasma isches Re iculum Go Golgi-Appa a , Kz Kanalzelle, Mc Mi ochond ien, M
Mik o illi, Nu Nucleus, P Po en eld, Pl Plaques an den Apizes de Mik o illi Ri Ribosomen, Ta
sek e au nehmende Tubulus eil, Tw sek e wei e lei ende Tubulus eil. Die schema ischen
Da s ellungen de S uk u en geben die a sächlichen G ößen e häl nisse nich maßs absge eu
wiede .
15
Besch eibung de Teilp ojek e
S. solu us zeig e im Bio es eine höchs signi ikan besse e De e en -Wi kung, als die
Einzelkomponen e Cicindeloin. Da das na ü liche Sek e diese S enus-A jedoch g oße
Mengen des hochwi ksamen 3-(2-Me hyl-1-bu enyl)-py idin en häl , is die besse e Wi kung
des Sek e s wohl au die Ak i i ä diese Komponen e zu ückzu üh en und ein Syne gismus
auch hie auszuschließen.
Einige A en de S eninae (z.B. S. comma, S. bigu a us, D. coe ulescens) hal en sich
bisweilen au de Obe läche on du ch Fische besiedel en Gewässe n au . Da sich die Tie e
k aulend ode du ch Sp ei ungsschwimmen au de Wasse obe läche o bewegen, sind sie
eine hohen Ge ah du ch Fischp äda ion ausgese z . Bewegliche Objek e au de
Wasse obe läche we den on Fischen meis als Beu e in e p e ie und sind deshalb ü diese
on hohem In e esse. Wasse kä e de Familie de Gy inidae können au Fisch eichen
beispielsweise dabei beobach e we den, wie sie o meh ach hin e einande on Fischen
gepack , jedoch dank ih e po en en Weh sek e e meis un e seh wiede ausgespuck we den
(BENFIELD, 1972; DETTNER, 1985; EISNER & ANESHANSLEY, 2000). Obwohl eine de a ige
Si ua ion ü S eninae bislang nich besch ieben wu de, schein eine Kon on a ion mi
Fischen ealis isch. Aus diesem G und wu den die Sek e komponen en de S eninae au ih e
De e en eigenscha en gegen Fische de A Xiphopho us helle i HECKEL, 1848
(Cyp inodon i o mes, Poeciliidae) übe p ü . Hie zu wu den in e a me H-Milch emulgie e
Sek e e bindungen mi kal lösliche Gela ine e es ig , die en s ehende Masse in kleine
Pelle s geschni en und den Fischen in einem Aqua ium angebo en. Um die A ak i i ä de
Pelle s ü die Fische zu s eige n wu de zusä zlich 0,1 g pul e isie es Fisch u e /1 g Gela ine
zugegeben. Als Kon olle wu den gleichzei ig Pelle s ohne D üsensek e komponen en
e ü e .
Bei eine Subs anz-Konzen a ion on 3,2 mg/ml un e es ig e Milchlösung konn e ü alle
eingese z en D üsenkomponen en auch beim Tes mi X. helle i eine signi ikan
aßhemmende Wi kung nachgewiesen we den (Abb. 9). Im Gegensa z zu den
Ameisenbio es s wu den hie jedoch keine signi ikan en Un e schiede in de Wi kung de
Einzelkomponen en deu lich. Um Wi bel ie e wie Fische abzuweh en, schein die quali a i e
Zusammense zung des Sek e s wenige ele an zu sein, als die abgegebene
Gesam sek e menge. Die ü die Fischbio es s eingese z e Subs anzmenge lieg deu lich übe
de einem Kä e zu Ve ügung s ehenden (LUSEBRINK e al., 2008b). Da abe ein G oß eil de
Wi ks o e im Inne en de Pelle s es gese z und ü die Fische nu de au de
Pelle obe läche lokalisie e An eil zugänglich wa , is da on auszugehen, dass ein Kä e bei
22

Besch eibung de Teilp ojek e
Abgabe des un e dünn en Sek e s du chaus in de Lage sein soll e, Ang i e du ch Fische
abzuweh en.
Abb. 9 Two-Choice-Bio es s zu E mi -
lung de De e en -Ak i i ä de syn he-
ischen D üsensek e komponen en gegen
den Fisch Xiphopho us helle i. Da ges ell
is die Ve eilung de ge essenen Kon oll-
(dunkelblau) und Tes pelle s (hellblau) mi
S anda dabweichung. 1 S enusin, 2 No -
s enusin, 3 3-(2-Me hyl-1-bu enyl)-py idin,
5 Cicindeloin, 6 1,8-Cineol, 7 α-Pinen, 8 6-
Me hyl-5-hep en-2-on. Eingese z e Sub-
s anzkonzen a ion: 3,2 mg/ml un e es ig-
e Milchlösung.
2.3.2 An imik obielle Wi kung de Pygidiald üsensek e e
Beobach e man S eninae in ih e na ü lichen Umgebung, so äll au , dass die Tie e ein
in ensi es Pu z e hal en au weisen. Hie bei wi d mi den Hin e beinen Pygidiald üsensek e
on de Hin e leibsspi ze abgenommen, au die Mi el- und Vo de beine übe agen und au
de gesam en Kö pe obe läche e eil (BETZ, 1999). Ein de a iges Ve hal en is als
„Sec e ion G ooming“ („Sek e pu zen“) bekann und e s mals ü Wasse insek en
(Coleop e a: Hyd adephaga, He e op e a: Pleidae) besch ieben wo den (MASCHWITZ, 1967,
KOVAC & MASCHWITZ, 1989, 1990). Du ch das Ein eiben mi Sek e sollen Bak e ien, Pilze
und ande e epibion ische Au wuchs en e n und on de Besiedelung de Kö pe obe läche
abgehal en we den. Aus diesem G und wu de dem Pygidiald üsensek e de S eninae be ei s
in DETTNER (1985, 1993) und BETZ (1999) eine an imik obielle Wi kung un e s ell , welche
spä e ü S enusin, No s enusin und 3-(2-Me hyl-1-bu enyl)-py idin expe imen ell bes ä ig
we den konn e (LUSEBRINK, 2007; LUSEBRINK e al., 2008b, 2009). Die Einsa zmöglichkei
on 1,8-Cineol als An isep ikum in de Human he apie is , unabhängig on den
D üsensek e en de S eninae, eben alls sei ge aume Zei bekann (SCHILDKNECHT, 1976).
Um auch eine Aussage übe die an imik obiellen Eigenscha en de wei e en Ve bindungen
e en zu können, wu den Aga di usions es s mi den en omopa hogenen Bak e ien Bacillus
sphae icus (G am-posi i ) und Se a ia en omophila (G am-nega i ) sowie mi Esche ichia
coli (G am-nega i ), dem insek enpa asi ä en Pilz Lecanicillium lecanii (ehemals Ve icillium
(1) (2) (3) (5) (6) (7) (8)
ge essene Peklle s [%]
0
20
40
60
80
100
* * *****
20
40
60
80
100
0
Ge essene Pelle s [%]
(1) (2) (3) (5) (6) (7) (8)
(1) (2) (3) (5) (6) (7) (8)
ge essene Peklle s [%]
0
20
40
60
80
100
* * *****
20
40
60
80
100
0
Ge essene Pelle s [%]
(1) (2) (3) (5) (6) (7) (8)
23
Besch eibung de Teilp ojek e
lecanii) und de He e Saccha omyces ce e isiae du chge üh . Hie bei wu de sowei möglich
das P o okoll zu Du ch üh ung on Aga di usions es s nach LUSEBRINK (2008a) e wende .
Die Mik oo ganismen wu den aus Daue kul u en en nommen, in Flüssigkul u e meh und
anschließend au Aga pla en ausges ichen. Di ek nach de Inokula ion wu den kleine
Baumwollplä chen au die Aga obe läche au geleg , welche in einem E hanol gelös e
Pygidiald üsen-Ve bindungen ode na u iden ische Sek e e en hiel en (1,6 mg/Tes plä chen).
Als Kon olle wu de ein Tes plä chen mi einem E hanol hinzuge üg . Nach Inkuba ion de
p äpa ie en Pla en wu den die e zeug en Hemmhö e e messen und die E gebnisse au den
ganzen Millime e ge unde no ie .
Tabelle 2 Aga di usions es s zu Cha ak e isie ung de an imik obiellen Ak i i ä en on Sek e -
komponen en und syn he ischen Sek e en. Mi le e Hemmho du chmesse (MW) in Millime e
mi S anda dabweichung (SA). Bei deu liche Ak i i ä de Ve bindungen gegen die Tes -
o ganismen sind die Hemmho du chmesse a blich hin e leg .
1 S enusin, 2 No s enusin, 3 3-(2-Me hyl-1-bu enyl)-py idin, 5 Cicindeloin, 6 1,8-Cineol, 7 α-
Pinen, 8 6-Me hyl-5-hep en-2-on, n.d. Tes nich du chge üh . (n = 4, Du chmesse de
Tes plä chen: 9 mm, Eingese z e Subs anzmenge: 1,6 mg/Tes plä chen).
Im Gegensa z zu den E gebnissen de F aßbio es s, bei denen allen analysie en
Ve bindungen eine meh ode wenige deu liche De e en -Wi kung nachgewiesen we den
konn e, wu den in den Aga di usions es s zum Teil massi e Ak i i ä sun e schiede sich ba
(Tabelle 2). Wäh end die Alkaloide S enusin, 3-(2-Me hyl-1-bu enyl)-py idin und Cicindeloin
das Wachs um de Tes bak e ien massi hemm en, konn en um die No s enusin-Plä chen nu
Hemmzonen beobach e we den, die kaum g öße als die de Kon ollen aus ielen. Die
Ak i i ä alle Sek e -Alkaloide gegen S. ce e isiae e wies sich als minimal, die on 3-(2-
Me hyl-1-bu enyl)-py idin und Cicindeloin gegen L. lecanii jedoch als auße o den lich s a k.
S enusin und No s enusin zeig en hingegen auch gegen L. lecanii kaum Hemmwi kung. Den
Te pen-Komponen en 1,8-Cineol und 6-Me hyl-5-hep en-2-on konn e gene ell keine
Ve bindung/
Sek e
E. coli S. en omophila B. sphae icus S. ce e isiae L. lecanii
MW SA MW SA MW SA MW SA MW SA
E OH 11 1,29 10 1,50 13 0,50 9 0,00 9 0,00
1 21 1,41 18 0,96 20 1,00 13 0,58 12 0,50
2 12 0,82 12 0,82 13 0,82 11 0,58 12 0,50
3 18 0,82 20 3,50 20 2,38 12 0,00 23 1,89
5 20 0,21 22 0,12 21 0,08 12 0,82 30 1,26
6 11 0,50 11 0,00 13 0,82 11 0,58 10 0,58
7 15 1,15 13 2,00 17 0,96 43 0,82 42 1,91
8 11 0,82 11 0,96 12 0,96 11 0,96 10 0,50
S. comma 15 0,82 16 0,96 15 0,82 11 0,50 13 0,96
S. similis 16 0,58 16 0,96 16 0,82 12 0,00 13 0,00
S. solu us 17 0,96
n.d. - n.d.
- 12 0,58 14 0,58
24
Besch eibung de Teilp ojek e
an imik obielle Wi kung nachgewiesen we den. Dies is e wunde lich, da 1,8-Cineol in de
Li e a u als an isep ische Ve bindung ge üh wi d (SCHILDKNECHT, 1976). α-Pinen zeig e
nu eine mode a e Hemmung des Bak e ienwachs ums, e wies sich abe gegen S. ce e isiae
und L. lecanii mi den g öß en, wäh end de gesam en Ve suchs eihe gemessenen,
Hemmhö en als seh e izien .
Wie auch bei den Bio es zu Ak i i ä als Feeding De e en s ell en sich die syn he ischen
Sek e e on S. comma, S. similis und S. solu us als wenige e ek i he aus, als die
en sp echenden Haup komponen en-Alkaloide (Tabelle 2). Auch bezüglich de
an imik obiellen Ak i i ä kann somi eine syne gis ische Wi kung de Sek e komponen en in
na ü liche Komposi ion ausgeschlossen we den.
Die an imik obielle Wi kung on S enusin und No s enusin gegen die hie e wende en
Bak e ien und den Pilz L. lecanii wu de be ei s in den A bei en on LUSEBRINK (2007) und
LUSEBRINK e al. (2008b) un e such . Hie bei wi d on eine eno men Hemmwi kung
be ich e , die de komme ziell e häl liche An ibio ika ode An imyko ika nahe komm .
Gleichzei ig wi d in LUSEBRINK (2007) be ich e , dass die beiden Alkaloide in Tes s des Hans
Knöll Ins i u s (HKI) in Jena gegen K ankenhauskeime keine nennenswe e Ak i i ä
au wiesen. Au g und dieses Be unds und de oben au ge üh en neuen E gebnisse schein das
in LUSEBRINK (2007) und LUSEBRINK e al. (2008b) e mi el e eno me an imik obielle
Po en ial de Sek e -Alkaloide S enusin und No s enusin zwei elha . Um die besch iebenen
Hemmho du chmesse zu e zeugen, muss e bei unse en Analysen die 200- ache S enusin-
Menge eingese z we den, wäh end zu Übe p ü ung de E gebnisse au geleg e, komme ziell
ge e ig e Tes plä chen mi dem An ibio ikum Tygacil (15µg/Plä chen) e gleichba e
E gebnisse lie e en. Einzig die in den LUSEBRINK-A bei en e mi el e Tendenz de höhe en
an imik obiellen Wi kung on S enusin gegenübe No s enusin konn e ep oduzie we den.
Obwohl die an imik obielle Wi kung de Pygidiald üsenkomponen en nich de a ausgep äg
zu sein schein , wie in de Li e a u besch ieben, soll e das Sek e den Kä e n einen
zu e lässigen Schu z o dem Be all du ch Mik oo ganismen bie en. Bedenk man die
Ta sache, dass das Sek e au de Kö pe obe läche de Tie e un e dünn o lieg und du ch
das häu ige Pu z e hal en s ändig e neue wi d, so is on eine zu e izien en
Wachs umshemmung on Mik oo ganismen aus eichenden Sek e menge auszugehen.
25
Besch eibung de Teilp ojek e
2.3.3 Ein luss de Kon igu a ion de chi alen Sek e komponen en S enusin und
No s enusin au de en biologische Wi kung
Das Alkaloid-Molekül S enusin besi z zwei s e eogene Zen en und exis ie somi in
Fo m ie e schiedene S e eoisome e (Abb. 10A). Alle ie Isome e kommen in den
na ü lichen Pygidiald üsensek e en on S eninen in eine a spezi isch konse ie en
p ozen ualen Ve eilung o (LUSEBRINK e al., 2007). Da die biologische Wi kung eine
chi alen Ve bindung s a k mi de en Kon igu a ion a iie en kann (MORGAN, 2004), wu den
Ameisen- und Aga di usionsbio es s mi den einen Dias e eome en (2'R,3S)- und (2'R,3R)-
S enusin sowie mi den Enan iome en (3R)- und (3S)-No s enusin du chge üh .
Wäh end im Aga di usions es keine Un e schiede bezüglich de Wachs umshemmung de
Bak e ien du ch die beiden S enusin-Dias e eome e e sich lich wa en, wu de das (2'R,3R)-
S enusin du ch die Ameisen signi ikan dem (2'R,3S)-Isome o gezogen (Abb. 10B, C). Die
gleiche Tendenz wa im Bio es mi No s enusin in (3R)- und (3S)-Kon igu a ion e kennba .
Die (3S)-kon igu ie en Ve bindungen weisen somi eine höhe e aßhemmende Wi kung au ,
als die (3R)-Isome e. Von 36 un e such en S enusin-p oduzie enden A en en hal en nach
LUSEBRINK e al. (2007) 24 das ak i e e (3S)-kon igu ie e S enusin als Haup komponen e.
Un e Be ücksich igung diese S e eoisome en e eilung und de E gebnisse de
Ameisenbio es s e schein die Kon igu a ion des S enusins an Posi ion 3 du chaus ele an ü
die Ve eidigung gegen p äda o ische A h opoden. Bei einem D i el de un e such en A en
auch jedoch das wenige ak i e (3R)-S enusin als häu igs es Isome au .
mi l. Hemmho du chmesse [mm]
0
5
10
15
20
E. coli
S. en omophila
B. sphae icus
Ameisenkon ak e [%]
0
20
40
60
80
100
120
*
A
2'R,3S s 2'R,3R2'R,3R2'R,3S
N N
NN
(2'R,3R)-S enusin
(2'R,3S)-S enusin
(2'S,3S)-S enusin
(2'S,3R)-S enusin
B
Ameisenkon ak e [%]
20
40
60
80
100
00
5
10
15
20
C
Mi l. Hemmho du chmesse [mm]
Abb. 10 Ein luss de Kon igu a ion des S enusins au dessen biologische Wi kung. (A)
S e eoisome e des S enusins. (B) Two-Choice-Bio es s mi Lasius la us (Ve eilung de
Ameisenkon ak e an den Tes - und Kon oll op en mi S anda dabweichung, 100 µg/ml Milch). (C)
Aga di usions es s (mi le e Hemmho du chmesse mi S anda dabweichung, 1,6 mg/Tes -
plä chen).
26
Besch eibung de Teilp ojek e
Die s e eoselek i e Syn hese de Alkaloide e o de mindes ens ein spezi isches Enzym ü
jedes einzelne S e eoisome (MORGAN, 2004). Da übe hinaus is im Falle de a spezi isch
konse ie en Ve eilung de einzelnen S e eoisome e des S enusins im Kä e sek e eine
exak e Regulie ung diese Enzyme nö ig. T o zdem sind in den Sek e en de S eninae alle ie
S e eoisome e zu inden. Dies wi die F age nach dem selek i en Vo eil eine de a
au wändig egulie en S e eoisome en e eilung im Kä e sek e au , in de bei einigen A en
auch die zu Ve eidigung wenige geeigne en Isome e signi ikan o kommen. Eine
mögliche E klä ung dieses Phänomens wä e eine Wi kung des Pygidiald üsensek e s ode
einzelne Komponen en als Phe omon, da in diesem Falle die absolu e Kon igu a ion eine
Ve bindung on g oße Bedeu ung ü das Auslösen eine Reak ion beim Emp änge is
(MORI, 1999; MORGAN, 2004).
Um eine po en ielle Phe omon unk ion des S enusins nachweisen zu können, wu den
elek ophysiologische sowie Ve hal ensun e suchungen mi S enus bimacula us GYLLENHAL,
1810 du chge üh . Mi els Elek oan ennog aphie konn e nachgewiesen we den, dass
Indi iduen beide Geschlech e on S. bimacula us S enusin wah nehmen können. Wäh end
beim Au blasen des Lösungsmi els Pen an au eine ampu ie e, lebendige An enne keine
Reak ion zu beobach en wa , wu de mi eine schwach konzen ie en S enusinlösung (1% in
Pen an) eine deu liche Depola isa ion de An enne messba (Abb. 11). Eine Lockwi kung des
D üseninhal s on S. bimacula us au das jeweilige ande e Geschlech konn e jedoch sowohl
wäh end als auch auße halb de Paa ungszei wede in einem S ill Ai Ol ac ome e noch übe
Ba be -Fallen im F eiland es ges ell we den. Im Gegen eil, bei Two-Choice-Bio es s in
einem T-Roh , das in einem As das ze que sch e D üsensys em eines Kä e s au einem
Baumwollplä chen und im ande en ein unbehandel es Kon ollplä chen en hiel , wähl en die
Tie e as ausschließlich den As ohne D üsensek e . Eine Rolle de Sek e e als
Sexuallocks o kann dami , zumindes un e den übe p ü en Bedingungen, ausgeschlossen
we den. Die Klä ung de F age, ob die konse ie e Ve eilung de S enusin-Enan iome e im
Pygidiald üsensek e de S eninae einem bes imm en Zweck dien , ode sich lediglich zu ällig
en wickel e, bleib somi wei e en A bei en o behal en.
Abb. 11 Elek oan ennog amm. Ve än-
de ung des Summenpo en ials alle
Rezep o en in eine An enne on S.
bimacula us nach Au blasen on
S enusin (1 % in Pen an, 10 µl au
Fil e papie plä chen, Isome enzusam-
mense zung S enusin: (2'R,3R) 10 %;
(2'S,3R) 29 %; (2'S,3S) 54 %; (2'R,3S)
7 %).
∆V
5s
0,5 mV
0,0 mV
pu
27

Besch eibung de Teilp ojek e
2.4 Biosyn hese de s icks o hal igen Sek e komponen en
Be ach e man die Moleküls uk u de Alkaloide aus den Pygidiald üsensek e en de
S eninae, so äll bei allen Ve bindungen eine ähnliche G unds uk u au (Abb. 2). S e s is
ein meh ode wenige gesä ig e , N-he e ocyclische Sechs ing mi eine an Posi ion 3
lokalisie en, 2'- e zweig en Sei enke e o handen. Au g und de s uk u ellen
Übe eins immungen diese Alkaloid-Moleküle schein die Biosyn hese aus iden ischen
Vo läu e e bindungen seh wah scheinlich.
Von POUPON e al. (2000) wu de e s mals die Biosyn hese on S enusin du ch Reak ion on
Me aboli en de Aminosäu en L-Lysin und L-Isoleucin pos ulie . De Pipe idin-Ring sei
hie bei au Lysin, die Sei enke e au Isoleucin zu ückzu üh en. LUSEBRINK e al. (2008a)
gelang einige Jah e spä e die expe imen elle Bes ä igung diese Hypo hese. Nach Fü e ung
on deu e iumma kie em Lysin und Isoleucin an S. bimacula us, konn e in den
Pygidiald üsen de Tie e deu e ie es S enusin nachgewiesen we den.
Um die Hypo hese de biogene ischen Ve wand scha alle Sek e -Alkaloide übe p ü en zu
können, wu den F uch liegen (D osophila melanogas e ) nach einem modi izie en P o okoll
aus LUSEBRINK e al. (2008a) ku z in gesä ig e wäss ige Lösungen on L-[D9,15N2]-Lysin
ode L-[D10,15N]-Isoleucin ge auch und äglich an S. similis (S enusin- und 3-(2-Me hyl-1-
bu enyl)-py idin-P oduzen ) sowie S. solu us (Cicindeloin- und 3-(2-Me hyl-1-bu enyl)-
py idin-P oduzen ) e ü e . Nach zweiwöchige Fü e ung de Kä e mi den p äpa ie en
Fliegen konn e du ch eine massenspek ome ische Analyse de Pygidiald üsensek e e sowohl
bei S. similis, als auch bei S. solu us eindeu ig de Einbau de ma kie en Aminosäu en in die
Alkaloide beleg we den (Abb. 12). In beiden A en wa nach de L-[D9,15N2]-Lysin-
Ve ü e ung eine E höhung de Masse des M+-Peaks on 3-(2-Me hyl-1-bu enyl)-py idin um
5 u zu beobach en, was dem Einbau on einem 15N- und ie Deu e ium-A omen en sp ich
(Abb. 12A, B). Eine Ve ü e ung on L-[D10,15N]-Isoleucin lie e e einen um 8 u schwe e en
M+-Peak und weis somi au den Einbau on ach Deu e ium-A omen hin (Abb. 12A, C). In
den F agmen en m/z 132 und 117 des (E)-3-(2-Me hyl-1-bu enyl)-py idins is de s abile
Py idin-Ring noch olls ändig o handen, die Sei enke e jedoch eilweise abgespal en
(Publ. III, Abb. 2). Die iden ische Massene höhung in Molekülion und beiden F agmen ionen
nach L-[D9,15N2]-Lysin-Ve ü e ung beleg somi den Einbau de Ma kie ung in den Py idin-
Ring de Ve bindung. Im Gegensa z dazu en s and nach L-[D10,15N]-Isoleucin-Ve ü e ung
ein M+-Peak m/z 155 mi maximal e höh em Molekula gewich , wäh end die Massenzunahme
in den F agmen ionen eduzie wa . De Deu e iumeinbau e olg e hie nu in de Sei enke e
des (E)-3-(2-Me hyl-1-bu enyl)-py idins.
28
Besch eibung de Teilp ojek e
Abb. 12 Massenspek en on 3-(2-Me hyl-1-bu enyl)-py idin aus dem Pygidiald üsensek e on S.
similis (A-C) und Cicindeloin aus dem Sek e on S. solu us (D-F) nach Ve ü e n de ma kie en
Aminosäu en L-[D9,15N2]-Lysin und L-[D10,15N]-Isoleucin. (A) (E)-3-(2-Me hyl-1-bu enyl)-py idin na i ,
(B) (E)-3-(2-Me hyl-1-bu enyl)-py idin nach L-[D9,15N2]-Lysin-Einbau, (C) (E)-3-(2-Me hyl-1-bu enyl)-
py idin nach L-[D10,15N]-Isoleucin-Einbau, (D) Cicindeloin na i , (E) Cicindeloin nach L-[D9,15N2]-Lysin-
Einbau, (F) Cicindeloin nach L-[D10,15N]-Isoleucin-Einbau. (A-C) Elek onens oßionisa ion, (E-F)
chemische Ionisa ion (CH4). S F agmen ionen aus na i em S enusin, Massen mi S e nchen [M+H]+,
Massen in Klamme n [M+C2H5] +
, [M+C3H5]+. A-C: Rep in ed wi h pe mission om Schie ling A.,
De ne K., Scho M. & K. Sei e (2011) Biosyn hesis o he De ensi e Alkaloid (Z)-3-(2-Me hyl-1-
bu enyl)py idine in S enus similis Bee les. Jou nal o Na u al P oduc s 74:2231-2234. Copy igh (2011)
Ame ican Chemical Socie y.
Nach Ve ü e ung on L-[D9,15N2]-Lysin an S. solu us wa ü Cicindeloin im CIMS ein um
8 u schwe e es [M+H]+-Ion nachweisba , was den Einbau on sieben Deu e ium-A omen und
einem 15N-A om beweis (Abb. 12D, E). Da eine iden ische Massene höhung auch in den
F agmen ionen mi in ak em Pipe idein-Ring, jedoch olls ändig abgespal ene Sei enke e zu
29
Besch eibung de Teilp ojek e
beobach en wa (z.B. m/z 98, 112), muss de Einbau hie eben alls im Ring e olg sein
(Publ. IV, Abb. 2). Nach L-[D10,15N]-Isoleucin-Au nahme e höh e sich die Masse des
[M+H]+-Ions um 9 u, wäh end die de F agmen ionen ohne Sei enke e nich g öße wu de
(Abb. 12D, F). Somi müssen die neun Deu e ium-A ome aus dem ma kie en Isoleucin in die
Sei enke e des Cicindeloins eingebau wo den sein.
Im Sek e on S. similis konn e da übe hinaus auch deu e ie es S enusin iden i izie we den.
Die L-[D9,15N2]-Lysin-Behandlung esul ie e in dem Einbau on einem 15N- und sieben
Deu e ium-A omen in den Pipe idin-Ring, die L-[D10,15N]-Isoleucin-Ve ü e ung im Einbau
on ach Deu e ium-A omen in die Sei enke e (Publ. III, Supplemen Abb. S3).
Abb. 13 Biosyn hese de Haup komponen en-Alkaloide aus den Pygidiald üsen de S eninae. Die
Sek e -Alkaloide en s ammen e schiedenen A en und kommen in na ü lichen Sek e en nu eilweise
nebeneinande o .
Wie ü S enusin on LUSEBRINK e al. (2008a) bes ä ig , geh somi auch in de Biosyn hese
on 3-(2-Me hyl-1-bu enyl)-py idin und Cicindeloin die Rings uk u au L-Lysin und die
30
Besch eibung de Teilp ojek e
Sei enke e au L-Isoleucin zu ück. Mi hohe Wah scheinlichkei e läu die Biosyn hese de
Alkaloide zu Beginn iden isch, bis zu zwei Vo läu e me aboli en m1 und m2, die be ei s
du ch POUPON e al. (2000) pos ulie wu den (Abb. 13).
Du ch Deca boxylie ung und oxida i e Desaminie ung on L-Lysin en s eh zunächs übe
das In e media 5-Aminopen anal de N-He e ocyclus Δ1-Pipe idein (Abb. 13). Dieses
eagie nach Isome isie ung de Doppelbindung zum Δ2-Pipe idein in eine aza-Aldol
Reak ion mi dem aus L-Isoleucin analog gebilde en (S)-2-Me hylbu anal zum p o onie en
Me aboli en m1. Aus den beiden im Gleichgewich zueinande s ehenden Me aboli en m1 und
m2 können anschließend du ch Oxida ion, Reduk ion, N-E hylie ung und Epoxidie ung die
Sek e -Alkaloide e zeug we den. Die Bildung des 1',3-Dehyd os enusins aus S. scabe wu de
nich mi els Deu e ie ungs-Expe imen s übe p ü , die Biosyn hese aus L-Lysin und L-
Isoleucin e schein jedoch auch hie wah scheinlich.
160152144136128120112104968880726456
m/z
20
40
60
80
100
151
136
122
108
95
81
67
55
160152144136128120112104968880726456
m/z
20
40
60
80
100
150
136
122
108
94
82
67
55
A
B
N
N
H
Rela i e In ensi ä [%]
Rela i e In ensi ä [%]
Abb. 14 Massenspek en on Vo läu e me aboli en de Alkaloid-Biosyn hese in den Pygidiald üsen
de S eninae (Elek onens oßionisa ion). (A) Me aboli m1, (B) Me aboli m2.
Me aboli m1 is nachweislich als Nebenkomponen e in den Pygidiald üsensek e en on S.
similis, S. solu us und denen iele wei e e S eninae en hal en. Die pos ulie e S uk u wu de
du ch die Syn hese de Ve bindung on Isabel Wi mann (AG P o . Sei e , O ganische
31
Zusammen assung/Summa y
3. Zusammen assung
Ve e e de Ku z lügelkä e -Ga ungen S enus und Dianous weisen, wie die meis en
S aphylinidae, einen schlanken Kö pe bau mi eduzie en Ely en au . Dies üh zu eine
e höh en Beweglichkei des Abdomens, wodu ch Lückensys eme als Habi a e e schlossen
we den können. Da die eduzie en Ely en das Abdomen jedoch nu unzu eichend schü zen
können, neigen die Kä e zu eine deu lich g öße en An älligkei gegen P äda ion und
Pa asi ie ung. Um diesen Nach eil zu kompensie en, p oduzie en und speiche n S eninae in
abdominalen Weh d üsen hochg adig biologisch ak i e Abweh e bindungen, die sie au
iel äl ige A und Weise einse zen.
Um neue Einblicke in die komplexe chemische Ökologie de S eninae zu e möglichen,
wu den in de o liegenden Disse a ion die Mo phologie, Ul as uk u und Funk ion de
Pygidiald üsen sowie die biologische Ak i i ä de Abweh komponen en und -sek e e
un e such . Du ch Analyse de Biosyn hese de s icks o hal igen Sek e komponen en und
de en Ve eilung übe e schiedene A en wu den e ne Aussagen übe po en ielle e olu i e
T ends und phylogene ische Zusammenhänge inne halb de S eninae möglich.
Die paa ig angeleg en Pygidialweh d üsen de S eninae e s ecken sich la e al des Da mes
und do sal de Geschlech so gane übe die le z en d ei bis ie Abdominalsegmen e. Sie
bes ehen aus zwei g oßen Rese oi en mi band ö mig au gelage em sek e o ischen Gewebe
sowie zwei wei e en kleinen Rese oi en mi zugehö igem D üsengewebe an de Basis de
G oßen. In beiden sek e o isch ak i en Geweben e olg die Sek e p oduk ion in
D üsenzellen, die einen länglichen inne en Ex azellulä aum au weisen. Die syn he isie en
P oduk e we den übe zahl eiche Mik o illi de D üsenzellenmemb an in den
Ex azellulä aum abgegeben, wo sie on einem cu iculä en Tubulus au genommen und zum
en sp echenden Rese oi abgelei e we den. Auße halb de D üsenzelle is de
sek e ablei ende Tubulus on eine Kanalzelle umgeben, die zusammen mi de D üsenzelle
eine D üseneinhei bilde . Wäh end die g oßen Rese oi e mi den en sp echenden
D üsengeweben in S uk u und Funk ion bei allen S eninen konse ie o liegen,
un e liegen die kleinen Rese oi e und sek e o ischen Gewebe meis s a ken Reduk ionen, die
bis hin zu Funk ionslosigkei einzelne S uk u en üh en können.
Die Sek e e in den g oßen Rese oi en bes ehen aus den Alkaloiden S enusin, 3-(2-Me hyl-1-
bu enyl)-py idin und Cicindeloin sowie zum Teil aus de en Dehyd o- ode No -
Ve bindungen, wobei sowohl die quali a i e, als auch die quan i a i e Zusammense zung je
nach A un e schiedlich aus allen kann. Die kleinen Rese oi e en hal en Mono e pene, wie
38

Zusammen assung/Summa y
un e ande em 1,8-Cineol, α-Pinen und 6-Me hyl-5-hep en-2-on. In Bio es s zeig en alle
Sek e komponen en eine signi ikan e Ak i i ä als Feeding De e en gegen die Ameise
Lasius la us und den Fisch Xiphopho us helle i. Wei e hin wa bei den meis en
Ve bindungen eine deu liche wachs umshemmende Wi kung gegen Bak e ien und Pilze
es s ellba . Sowohl bezüglich de aßhemmenden als auch de an imik obiellen Wi kung
zeig en sich hie bei die Alkaloid-Komponen en den Te penen meis übe legen. In Tes s mi
zwei einen Dias e eome en des in ie S e eoisome en o kommenden S enusins zeig e sich
übe die biologische Ak i i ä eines Isome engemisches hinaus, dass Ameisen zwischen
e schiedenen S e eoisome en disk iminie en, wäh end bei Bak e ien s e s die gleiche
Hemmwi kung zu beobach en is .
Die in den g oßen Rese oi en gespeiche en Alkaloide weisen alle ein iden isches
G undge üs mi N-he e ocyclischem Sechs ing und e zweig e Alkyl-Sei enke e au . Übe
Ve ü e ung deu e ie e Aminosäu en konn e die biogene ische Ve wand scha de d ei
Alkaloid-Haup komponen en S enusin, 3-(2-Me hyl-1-bu enyl)-py idin und Cicindeloin
nachgewiesen we den. In allen d ei Fällen wi d de N-He e ocyclus aus de Aminosäu e L-
Lysin, die Sei enke e aus L-Isoleucin gebilde . Die Biosyn hese de Alkaloide e olg hie bei
zunächs iden isch, bis hin zu zwei Vo läu e e bindungen, die le z endlich du ch wenige
chemische Modi ika ionen in die Sek e -Alkaloide übe üh we den können.
Bezüglich de Mo phologie de Pygidiald üsen sowie de quali a i en und quan i a i en
Sek e komposi ion sind e olu i e T ends inne halb de S eninae zu e kennen. In den
phylogene isch basalen A en S. comma und S. bigu a us lieg ein s a k ausgep äg es, oll
unk ions ähiges kleines Rese oi und D üsengewebe an de Basis de g oßen Rese oi e
o . Das D üsensek e en häl S enusin, No s enusin und die im kleinen Rese oi
gespeiche en Te pene. Im Lau e de E olu ion de S eninae wu de sowohl das kleine
Rese oi , als auch das en sp echende D üsengewebe eduzie und de Te pen-Gehal des
Sek e s minimie . Deswei e en wu de das Pygidiald üsensek e zunächs um 3-(2-Me hyl-1-
bu enyl)-py idin (z.B. S. similis) und spä e um Cicindeloin (z.B. S. solu us) e wei e , wobei
S enusin und No s enusin meh und meh e se z wu den.
39
Zusammen assung/Summa y
4. Summa y
As ypical S aphylinidae, o e bee les o he gene a S enus and Dianous possess a slim body
shape and s ongly educed ely a. This body o m enhances he lexibili y o he abdomen
ha allows he bee les o be e colonize habi a s wi h small in e s ices, bu also signi ican ly
inc eases he suscep ibili y o p eda ion and pa asi ism due o he missing p o ec ion o he
ely a. To compensa e o his disad an age, he S eninae syn hesize and s o e se e al highly
e ec i e de ensi e compounds in abdominal de ense glands.
The aim o his disse a ion was o gain u he insigh s in o he complex chemical ecology o
he S eninae. The mo phology, ul as uc u e and unc ion o he pygidial gland sys em as
well as he biological ac i i y o he de ense compounds and sec e ions we e analyzed.
Fu he mo e, hypo heses conce ning po en ial e olu iona y ends and phylogene ic
ela ionships wi hin he S eninae we e o mula ed based on analyses o he biosyn hesis o he
ni ogen con aining sec e ion compounds and hei dis ibu ion among di e en species.
Wi h ega d o he chemical ecology o he S eninae, he pygidial glands a e o g ea es
impo ance o hese bee les. The pai ed de ense glands a e loca ed la e al o he gu and
do sal o he geni als in he las h ee o ou segmen s o he abdomen. They consis o wo
big ese oi s wi h a band o sec e o y issue, loca ed on he ese oi su ace, oge he wi h
wo smalle ese oi s and he co esponding gland issue si ua ed a he base o he big
ese oi s. In bo h sec e o y issues he sec e ion is p oduced by gland cells con aining an
elonga ed ex acellula ca i y. The syn hesized compounds a e sec e ed ia nume ous
mic o illi in he gland cell memb ane in o he ex acellula ca i y, whe e i collec s in a
cu icula ubulus and is conduc ed o he co esponding ese oi . Ex e nal o he gland cell,
he ubulus is su ounded by a canal cell, o ming oge he wi h he gland cell a glandula uni .
The s uc u e and unc ion o he big ese oi s and he band o sec e o y issue a e iden ic in
all S eninae. The small ese oi s, howe e , as well as hei co esponding gland issues a e
o en mo e o less educed and in many species e en unc ionless.
The sec e ions o he big ese oi s consis o he alkaloid compounds s enusine, 3-(2-me hyl-
1-bu enyl)py idine and cicindeloine and some imes he no - o dehyd o-de i a es o hese
compounds, whe eby he quali a i e, as well as he quan i a i e composi ion o he sec e ion
is species speci ic. The small ese oi s con ain mono e penes such as 1,8-cineole, α-pinene
and 6-me hyl-5-hep en-2-one and ela ed compounds. In bioassays all sec e ed compounds
e ealed a signi ican de e en ac i i y agains he an Lasius la us and he ish Xiphopho us
helle i. Fu he mo e, an an imic obial ac i i y agains bac e ia and ungi was obse ed wi h
40
Zusammen assung/Summa y
mos sec e ed compounds. The de e en , as well as he an imic obial ac i i y o he alkaloid
compounds u ned ou o be o he mos pa mo e e ec i e han he e penes. In bioassays
wi h wo ou o ou s e eoisome s o he chi al compound s enusine an s disc imina ed
be ween he es ed dias e eome s, while an ibac e ial ac i i y was iden ical wi h bo h
s enusine isome s.
All alkaloids s o ed in he big ese oi s exhibi he same molecula base s uc u e consis ing
o an N-he e ocyclic six- ing, subs i u ed by a b anched alkyl side chain. By eeding
deu e a ed amino acids o he bee les, i was possible o demons a e a biogene ical
ela ionship be ween he alkaloids s enusine, 3-(2-me hyl-1-bu enyl)py idine and
Cicindeloine. In all h ee compounds he he e ocyclic ing s uc u e is syn hesized ou o L-
lysine and he side chain ou o L-isoleucine. The biosyn hesis o he compounds i s ollows
an iden ical pa hway up o wo p ecu so molecules ha can be ans o med in o he alkaloid
p oduc s by a ew chemical modi ica ions.
Conce ning he mo phology o he pygidial glands, as well as he quali a i e and quan i a i e
composi ion o he S eninae’s pygidial gland sec e ions, some e olu iona y ends can be
ecognized. The phylogene ically p imi i e species S. comma and S. bigu a us bo h possess
well de eloped and comple ely unc ional small ese oi s and gland issue a he base o he
big ese oi s. The sec e ion is made up by s enusine, no s enusine, as well as he e penes
s o ed in he small ese oi s. Du ing e olu ion o he S eninae, he small ese oi and he
co esponding sec e o y issue we e educed and he e pene con en o he sec e ion
minimized. Subsequen ly, he alkaloid epe oi e was i s ex ended by 3-(2-me hyl-1-
bu enyl)py idine and la e by cicindeloine, whe eas s enusine and no s enusine we e s ep by
s ep eplaced by o he alkaloids.
41
Li e a u e zeichnis
5. Li e a u e zeichnis
ANDERSEN, N. M. (1976) A compa a i e s udy o locomo ion on he wa e su ace in
semiaqua ic bugs (Insec a, Hemip e a, Ge omo pha). Vidensk. Medd . Dansk. Na u h.
Fo en 139: 337-396.
ARAUJO, J. (1978) Ana omie compa eé des sys èmes glandulai es de dé ense chimique des
S aphylinidae. A ch. Biol. B uxelles 89:217-250.
BENFIELD, E. F. (1972) A de ensi e sec e ion o Dineu es discolou (Coleop e a: Gy inidae).
Ann. En omol. Soc. Am. 65:1324-1327.
BETZ, O. (1998) Li e o ms and hun ing beha io o some Cen al Eu opean S enus species
(Coleop e a, S aphylinidae). Appl. Soil. Ecol. 9:96-74.
BETZ, O. (1999) A beha io al in en o y o adul S enus species (Coleop e a: S aphylinidae).
J. Na . His . 33:1691-1712.
BIEMONT, J. C., MAHAMADOU, C. & J. POUZAT (1992) Localiza ion and ine s uc u e o he
emale sex phe omone-p oducing glands in B uchidius a olinea us (Pic) (Coleop e a:
B uchidae). In . J. Insec Mo phol. 21:251-262.
BILLARD, G. & C. BRUYANT (1905) Su une mode pa iculie de locomo ion de ce ains
S enus. C. R. Soc. Biol. 59:102-103.
BLUM, M. R. (1981) Chemical de enses o a h opods. Academic P ess, New Yo k. 562 S.
CARREL, J. E. & T. EISNER (1974) Can ha idin: a po en eeding de e en o insec s. Science
183:755-757.
CONNERT, J. (1974) Zu S uk u au klä ung des S enusins. Disse a ion zu E langung des
Dok o g ades de Na u wissenscha lichen Gesam akul ä de Rupp ech -Ka l-
Uni e si ä Heidelbe g.
DETTNER, K. (1983) Ve gleichende Un e suchungen zu Weh chemie und
D üsenmo phologie abdominale Weh d üsen on Ku z lügle n aus dem Sub ibus
Philon hina (Coleop e a, S aphylinidae). Z. Na u o sch. 38c:319-328.
DETTNER, K. (1985) Ecological and phylogene ic signi icance o de ensi e glands om
pygidial glands o Hyd adephaga (Coleop e a). P oc. Acad. Na . Sci. Phil. 137:156-171.
DETTNER, K. (1987) Chemosys ema ics and e olu ion o bee le chemical de ense. Annu. Re .
En omol. 32:17–48.
DETTNER, K. (1991) Chemische Abweh mechanismen bei Ku z lügle n (Coleop e a:
S aphylinidae). Jbe . na u wiss. Ve . Wuppe al 44:50-58.
42
Li e a u e zeichnis
DETTNER, K. (1993) De ensi e sec e ions and exoc ine glands in ee-li ing S aphylinid
bee les - hei bea ing on phylogeny (Coleop e a: S aphylinidae). Biochem. Sys . Ecol.
21:143-162.
DETTNER, K. (1997) In e - and in aspeci ic ans e o oxic insec compound can ha idin. In:
DETTNER, K., BAUER, G. & W. VÖLKL (H sg.) Ve ical ood web in e ac ions. Ecological
S udies, Band 130. Sp inge , Heidelbe g.
DETTNER, K. (2003) Insek en als Nah ungsquelle, Abweh mechanismen. In: DETTNER, K. &
W. PETERS (H sg.) Leh buch de En omologie. 2. Au lage. Spek um Akademische
Ve lag, Heidelbe g. S. 555-599.
DETTNER, K. (2007) Gi e und Pha maka aus Insek en - Ih e He kun , Wi kung und
ökologische Bedeu ung. En omol. heu e 19:3-28.
DETTNER, K. & G. SCHWINGER (1982) De ensi e sec e ions o h ee Oxy elinae o e bee les
(Coleop e a: S aphylinidae). J. Chem. Ecol. 8:1411-1420.
DETTNER, K., SCHWINGER, G. & P. WUNDERLE (1985) The s icky sec e ion om wo pai s o
de ensi e glands o o e bee le Deleas e dich ous (G a .) (Coleop e a: S aphylinidae).
Gland mo phology, chemical cons i uen s, de ensi e unc ions, and chemo axonomy.
J. Chem. Ecol. 11: 859-883.
DETTNER, K. & G. SCHWINGER (1986) Vola iles om he de ensi e sec e ions o wo o e
bee le species (Coleop e a: S aphylinidae). Z. Na u o sch. C 41: 366-368.
DETTNER, K. & F. REISSENWEBER (1991) The de ensi e sec e ion o Omaliinae and
P o eininae (Coleop e a: S aphylinidae): i s chemis y, biological and axonomic
signi icance. Biochem. Sys . Ecol. 19:291-303.
DETTNER, K., SCHEUERLEIN, A., FABIAN, P., SCHULZ, S. & W. FRANCKE (1996) Chemical
de ense o a gian sp ing ail Te odon opho a bielanensis (Waga) (Insec a: Collembola).
J. Chem. Ecol. 22:739 1051–1074.
DRILLING, K., DETTNER, K. & K. KLASS (2010) Mo phology o he p ono al compound glands
in T i oma bipus ula a (Coleop e a: E o ylidae). O g. Di e s. E ol. 10:205-214.
EDMUNDS, M. (1974) De ence in Animals: a su ey o an i-p eda o de ences. Longman Inc.,
New Yo k. 357 S.
EISNER, T. (2003) Fo he lo e o insec s. Belknap P ess o Ha a d Uni e si y P ess,
Camb idge/London. 448 S.
EISNER, T., MEINWALD, J., MONRO, A. & R. GHENT (1961) De ence mechanisms o
a h opods - I. The composi ion and unc ion o he sp ay o he whipsco pion,
Mas igop oc us gigan eus (Lucas) (A achnida, Pedipalpida). J. Insec . Physiol. 6:272–
298.
43

Li e a u e zeichnis
EISNER, T., MCHENRY, F. & M. M. SALPETER (1964) De ense mechanisms o a h opods XV.
Mo phology o he quinine-p oducing glands o a Teneb ionid bee le (Eleodes
longicollis Lec.). J. Mo phol. 115:355-400.
EISNER, T. & J. MEINWALD (1966) De ensi e sec e ions o a h opods. Science 153:1351-
1350.
EISNER, T. & D. J. ANESHANSLEY (2000) Chemical de ense: aqua ic bee le (Dineu es ho nii)
s. ish (Mic op e us salmonides). P oc. Na l. Acad. Sci. USA 97:11313-11318.
EISNER, T., EISNER, M. & M. SIEGLER (2005) Sec e weapons. De enses o insec s, spide s,
sco pions and o he many-legged c ea u es. Belknap P ess o Ha a d Uni e si y P ess,
Camb idge/London. 372 S.
FRANCKE, W. & K. DETTNER (2005) Chemical signaling in bee les. In: SCHULZ, S. (H sg.)
Topics in cu en chemis y. Band 240. Sp inge , Heidelbe g. S. 85–166.
GREBENNIKOV, V. V. & A. F. NEWTON (2009) Good-bye Scydmaenidae, o why he an -like
s one bee les should become megadi e se S aphylinidae sensu la issimo (Coleop e a).
Eu . J. En omol. 106:275-301.
GROSS, D. (1985) Alkaloids de i ed om nico inic acid. In: MOTHES, K., SCHÜTTE, H. R. &
M. LUCKNER (H sg.) Biochemis y o Alkaloids. VCH, Weinheim. S. 163-183.
GUPTA, R. N. & I. D. SPENSER (1969) Biosyn hesis o he Pipe idine Nucleus. J. Biol. Chem.
244:88-94.
HAPP, G. M. & T. EISNER (1961) Hemo hage in a coccinellid bee le and i s epellen e ec on
an s. Science 134:329-331.
HAPP, G. M. & C. M. HAPP (1973). Fine s uc u e o he pygidial glands o Bledius
mandibula is (Coleop e a: S aphylinidae). Tissue Cell 5: 215-231.
HAPP, G. M., STRANDBERG, J. D. & C. M. HAPP (1966) The e pene-p oducing glands o a
phasmid insec cell mo phology and his ochemis y. J. Mo phol. 119:143-160.
HUTH, A. & K. DETTNER (1990) De ense chemicals om abdominal glands o 13 o e bee le
species o sub ibe S aphylinina (Coleop e a: S aphylinidae, S aphylininae). J. Chem.
Ecol. 16:2691-2711.
JEFSON, M., MEINWALD, J., NOWICKI, S., HICKS, K. & T. EISNER (1983) De ense Mechanisms
o A h opods 69 - Chemical de ense o a o e bee le (C eophilus maxillosus). J. Chem.
Ecol. 9:159-180.
JENKINS, M. F. (1957) The mo phology and ana omy o he pygidial glands o Dianous
coe ulescens Gyllenhal (Coleop e a: S aphylinidae). P oc. Roy. En omol. Soc. Lond.
32:159-169.
44
Li e a u e zeichnis
KOCH, K. (1989) Die Kä e Mi eleu opas: Ökologie. Band 1. Goecke and E e s, K e eld.
S. 258-272.
KOERNER, L., LAUMANN, M., BETZ, O. & M. HEETHOFF (2013). Loss o he s icky ha poon -
COI sequences indica e pa aphyly o S enus wi h espec o Dianous (S aphylinidae,
S eninae). Zool. Anz. 252:337-347.
KOHLER, P. (1979) Die absolu e Kon igu a ion des S enusins und die Au klä ung wei e e
Inhal ss o e des Sp ei ungsschwimme s S enus comma. Inaugu al-Disse a ion zu
E langung de Dok o wü de de Na u wissenscha lichen Gesam akul ä de Rupp ech -
Ka l-Uni e si ä Heidelbe g.
KOVAC, D. & U. MASCHWITZ (1989) Sec e ion-g ooming in he wa e bug Plea minu issima: a
chemical de ence agains mic oo ganisms in e e ing wi h he hyd o uge p ope ies o
he espi a o y egion. Ecol. En omol. 14:403-411.
KOVAC, D. & U. MASCHWITZ (1990) Sec e ion-g ooming in aqua ic bee les (Hyd adephaga):
a chemical p o ec ion agains con amina ion o he hyd o uge espi a o y egion.
Chemoecology 1:131–138.
LANG, C., SEIFERT, K. & K. DETTNER (2012) Skimming beha iou and sp eading po en ial o
S enus species and Dianous coe ulescens (Coleop e a: S aphylinidae).
Na u wissenscha en 99:937–947.
LANE, N. J. (1982) Insec in e cellula junc ions: hei s uc u e and de elopmen . In: KING, R.
& H. AKAI (H sg.) Insec ul as uc u e. Band 1. Plenum P ess, New Yo k/London. S.
402-433.
LEDERHAUSE, R. C. (1990) A oiding he hun : p ima y de enses o lepidop e an ca e pilla s.
In: EVANS, D. L. & J. O. SCHMIDT (H sg.) Insec de enses: Adap i e mechanisms and
s a egies o p ey and p eda o s. S a e Uni e si y o New Yo k P ess, New Yo k. S. 175-
189.
LESCHEN, R. A. B. & A. F. NEWTON (2003) La al desc ip ion, adul eeding beha iou , and
phylogene ic placemen o Megalopinus (Coleop e a: S aphylinidae). Coleop s. Bull.
57:469-493.
LINSENMAIR, K. E. (1963) Eine bislang unbekann e Fo bewegungsa bei Insek en: Das
En spannungsschwimmen. Kosmos 59:331-334.
LINSENMAIR, K. E. & R. JANDER (1963) Das En spannungsschwimmen on Velia und S enus.
Na u wissenscha en 50:231.
LOCKE, M. & P. HUIE (1979) Apolysis and he u no e o plasma memb ane plaques du ing
cu icle o ma ion in an insec . Tissue Cell 11:277-291.
45
Li e a u e zeichnis
LUSEBRINK, I. (2007) S e eoisome ie, Biosyn hese und biologische Wi kung des S enusins
sowie wei e e Inhal ss o e de Pygidiald üsen de Ku z lügle ga ung S enus
(S aphylinidae, Coleop e a). Disse a ion zu E langung des Dok o g ades de
Fakul ä Biologie, Chemie und Geowissenscha en de Uni e si ä Bay eu h.
LUSEBRINK, I., BURKHARDT, D., GEDIG, T., DETTNER, K., MOSANDL, A. & K. SEIFERT (2007)
In agene ic di e ences in he ou s e eoisome s o s enusine in he o e bee le genus,
S enus (Coleop e a, S aphylinidae). Na u wissenscha en 94:143–147.
LUSEBRINK, I., DETTNER, K. & K. SEIFERT (2008a) Biosyn hesis o s enusine. J. Na . P od.
71:743-745.
LUSEBRINK, I., DETTNER, K. & K. SEIFERT (2008b) S enusine, an an imic obial agen in he
o e bee le genus S enus (Coleop e a, S aphylinidae). Na u wissenscha en 95:751-755.
LUSEBRINK, I., DETTNER, K., SCHIERLING, A., MÜLLER, T., DAOLIO, C., SCHNEIDER, B.,
SCHMIDT, J., & K. SEIFERT (2009). New py idine alkaloids om o e bee les o he
genus S enus (Coleop e a: S aphylinidae). Z. Na u o sch. C 64:271-278.
MASCHWITZ, U. (1967) Eine neua ige Fo m de Abweh on Mik oo ganismen bei Insek en.
Na u wissenscha en 54:649.
MORGAN, E. D. (2004) Biosyn hesis in insec s. RSC, Camb idge. 199 S.
MORI, K. (1999) Miscellaneous na u al p oduc s including ma ine na u al p oduc s,
phe omones, plan ho mones, and aspec s o ecology. In: BARTON, D., NAKANISHI, K. &
O. METH-COHN (H sg.) Comp ehensi e na u al p oduc chemis y. Band 8. Else ie ,
Ox o d. 749 S.
MÜLLER, T. (2011) Isolie ung, S uk u au klä ung und To alsyn hese on Alkaloiden aus
S enus Kä e n und de Seeanemone He e ac is au o a. Disse a ion zu E langung des
Dok o g ades de Fakul ä Biologie, Chemie und Geowissenscha en de Uni e si ä
Bay eu h.
MÜLLER, T., GÖHL, M., LUSEBRINK, I., DETTNER, K. & K. SEIFERT (2012) Cicindeloine om
S enus cicindeloides - isola ion, s uc u e elucida ion and o al syn hesis. Eu . J. O g.
Chem. 2323-2330.
NAOMI, S.-I. (1985) The phylogeny and highe classi ica ion o he S aphylinidae and hei
allied g oups (Coleop e a, S aphylinoidae). Esakia 23:1-27.
NEUMANN, S. (1993) Die Anald üsen de Sp ei ungsschwimme (Coleop e a: S aphylinidae).
Chemie und biologische Bedeu ung. Diploma bei an de Fakul ä ü Biologie, Chemie
und Geowissenscha en de Uni e si ä Bay eu h.
NOIROT, C. & A. QUENNEDEY (1974) Fine s uc u e o insec epide mal glands. Annu. Re .
En omol. 19:61-80.
46
Li e a u e zeichnis
NOIROT, C. & A. QUENNEDEY (1991) Glands, gland cells, glandula uni s: some commen s on
e minology and classi ica ion. Ann. Soc. En omol. F . 27:123-128.
PAVAN, M. (1975) Sun o delle a ualli conoscenze sulla pede ina. Publ. Is . En omol. Uni .
Pa ia 1:1-35.
PIFFARD, A. (1901) S eni gliding on he su ace o wa e . En omols. Mon h. Mag. 12:99.
POUPON, E., KUNESCH, N. & H.-P. HUSSON (2000) An expedi ious o al syn hesis o na u al
s e eoisome ic mix u e o s enusine ollowing a possible biogene ic pa hway. Angew.
Chem. In . Ed. 112:1553–1555.
PUTHZ, V. (1971) Re ision de a ikanischen S eninen auna und Allgemeines übe die
Ga ung S enus La eille (Coleop e a, S aphylinidae). Ann. Mus. Roy. A . Cen . 187:1-
376.
PUTHZ, V. (1981) Was is Dianous Leach, 1819, was is S enus La eille, 1796? Ode : Die
Apo ie des S enologen und ih e axonomischen Konsequenzen (Coleop e a:
S aphylinidae) 180. Bei ag zu Kenn nis de S eninen. En omol. Abh. Mus. Tie kd.
D esd. 44: 87-132.
PUTHZ, V. (2006) Re ision de neo opischen S enus (Tesnus) A en (Coleop e a:
S aphylinidae) 288. Bei ag zu Kenn nis de S eninen. Re . Suisse Zool. 113: 617-674
(incl. pe sönliche Kommen a e on V. Pu hz).
PUTHZ, V. (2008) S enus La eille und die segen eiche Himmels och e (Coleop e a,
S aphylinidae). Linz. Biol. Bei . 40:137-230.
PUTHZ, V. (2010) S enus La eille, 1797 aus dem bal ischen Be ns ein nebs Beme kungen
übe ande e ossile S enus-A en (Coleop e a, S aphylinidae) 313. Bei ag zu Kenn nis
de S eninen. En omol. Bl. 106:265-287 (incl. pe sönliche Kommen a e on V.
Pu hz).
PUTHZ, V. (2012) Un e amilie S eninae. In: ASSING, V. & M. SCHÜLKE (H sg.) F eude-
Ha de-Lohse-Klausni ze - Die Kä e Mi eleu opas. Band 4: S aphylinidae I, 2.
Au lage. Spek um Akademische Ve lag, Heidelbe g. S. 286-317.
QUENNEDEY, A. (1998) Insec epide mal gland cells: ul as uc u e and mo phogenesis. In:
HARRISON, F. W. & M. LOCKE (H sg.) Mic oscopic Ana omy o In e eb a es. Band
11A. Wiley-Liss, London. S. 177-207.
ROBINSON, M. H. (1969) De enses agains isually hun ing p eda o s. E ol. Biol. 3:225-259.
ROBINSON, T. (1981) The Biochemis y o Alkaloids. In: KLEINZELLER, A., SPRINGER, G. F. &
H. G. WITTMANN (H sg.) Molecula Biology Biochemis y and Biophysics. Band 3.
Sp inge , New Yo k. S. 35-48.
47

The Pygidial De ense Gland Sys em o he S eninae
(Coleop e a, S aphylinidae): Mo phology, Ul as uc u e
and E olu ion.
A. Schie ling & K. De ne
A h opod S uc u e & De elopmen (2013) 42:197-208
Link: h p://www.sciencedi ec .com/science/a icle/pii/S1467803913000236
I
53
The Mul i unc ional Pygidial Gland Sec e ion o he
S eninae (Coleop e a: S aphylinidae): Ecological Signi-
icance and E olu ion.
A. Schie ling, K. Sei e , S. R. Sin e hau , J. B. Rieß., J. C.
Rupp ech & K. De ne
Chemoecology (2013) 23:45–57
Link: h p://link.sp inge .com/a icle/10.1007%2Fs00049-012-0118-6
II
55
Biosyn hesis o he De ensi e Alkaloid (Z)-3-(2-Me hyl-1-
bu enyl)py idine in S enus similis Bee les.
A. Schie ling, M. Scho , K. De ne & K. Sei e
Jou nal o Na u al P oduc s (2011) 74:2231-2234
Link: h p://pubs.acs.o g/doi/ ull/10.1021/np200621d
III
57

Biosyn hesis o he De ensi e Alkaloid Cicindeloine in S enus
solu us Bee les.
A. Schie ling, K. De ne , J. Schmid & K. Sei e
Na u wissenscha en (2012) 99:665-669
Link: h p://link.sp inge .com/a icle/10.1007%2Fs00114-012-0945-x
VI
59
Danksagung
Mein he zlichs e Dank gil allen Pe sonen, die zu En s ehung diese A bei beige agen ode
diese übe haup e möglich haben. Besonde s bedanken möch e ich mich bei P o . D . Kon ad
De ne ü die Übe lassung des übe aus in e essan en Themas und die Un e s ü zung du ch
zahl eiche Diskussionen und achliche Hil en. Wei e hin sei P o . D . Ka lheinz Sei e om
Leh s uhl de O ganischen Chemie in Bay eu h ü die he o agende Koope a ion und die
g oße Hil sbe ei scha bei de Lösung di e se chemischen F ages ellungen gedank .
Bedanken möch e ich mich auch bei allen Mi a bei e n des Leh s uhls Tie ökologie II,
besonde s bei Ma hias Scho , D . Sieg ied Kehl, Ca olin Lang und S e an Küchle ü die
s e s hil eichen wissenscha lichen Diskussionen und die auße o den lich angenehme
A bei sa mosphä e.
D . Volke Pu hz danke ich ü iele wich ige Hinweise bezüglich de S eninen-Phylogenie
und de Übe lassung meh e e hil eiche Publika ionen.
Den Mi a bei e n des Leh s uhls de O ganischen Chemie D . Tobias Mülle , Isabel
Wi mann und Johannes Kaldun sei ü die Syn hese und Be ei s ellung de au hen ischen
Sek e e bindungen ü Bio es s und S uk u au klä ung gedank .
Den Technischen Anges ell en Ri a G o jahn und Ma ina Heide danke ich ü die Hil e bei
de Vo be ei ung de P äpa a e zu Elek onenmik oskopie und de Bedienung de Anlagen.
G öß en Dank e dienen auch meine Familie und meine F eundin Ma ina Elsne , die mich
s e s bedingungslos un e s ü z haben.
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