Dekodiranje simbiotske skrivnosti oljčne muhe

Povzetek

Oljčna vinska muha je glavni škodljivec v sredozemski regiji, ki povzroča veliko škodo na oljčnih pridelkih in povzroči letne izgube v višini skoraj 3 milijard evrov, predvsem zaradi hranjenja njenih ličink na plodovih oljk. Nedavne raziskave so se osredotočile na simbiotično razmerje med oljčno vinsko muho in Candidatus Erwinia dacicola, z genetskimi študijami, ki so razkrile različne haplotipe v različnih populacijah in na podlagi tega globljega razumevanja predlagale možne regionalno specifične pristope za zatiranje škodljivcev.

Naš oljčna sadna muha (Bactrocera oleae) je najpomembnejši škodljivec za oljčne nasade v Sredozemlju in po svetu.

Škodo povzročajo njene ličinke, ki se hranijo s plodovi oljk in povzročajo znatne količinske in kakovostne izgube plodov in olja.

Škodljivec vsako leto povzroči več kot 30 odstotkov uničenja vseh sredozemskih oljčnih pridelkov, kar pomeni letno izgubo v višini skoraj 3 milijard evrov.

Insekticidi so že dolgo glavno sredstvo proti napadu oljčne muhe, tako kot v primeru številnih drugih škodljivcev za oljke, kot je npr. oljčni molj.

Vplivi na okolje, kot so strupenost za neciljne organizme, onesnaženje vodnega okolja in onesnaženje človeške prehranjevalne verige, so povzročili nedavni odvzem izjemnega števila komponent insekticidov z izvajanjem predpisov Evropske unije.

Poleg tega je razširjena uporaba pesticidov v kombinaciji s kratkimi življenjskimi cikli škodljivih organizmov povzročila odporni sevi.

Za razliko od večine drugih škodljivcev pa se oljčna muha skoraj v celoti zanaša na simbiotično bakterijo, tj. Candidatus Erwinia dacicola.

Ličinke žuželk zahtevajo, da se ta simbiont hrani z nezrelimi zelenimi oljkami, tako da premaga naravno kemično obrambo oljk, kot je npr. oleuropein, in je pomemben dejavnik pri razvoju ličink pri hranjenju s črnimi oljkami.

Prav tako poveča proizvodnjo jajc pri odraslih samicah v stresnih razmerah.

Zaradi tega edinstvenega odnosa med insektom in bakterijo, pribl. E. dacicola je bila predmet nedavnih raziskav novih metod nadzora.

Dokazano je bilo na primer, da lahko nekatere protimikrobne spojine, kot sta bakrov oksiklorid in viridiol, motijo ​​simbiotsko razmerje, kar vodi do motenj v razvoju ličink in zmanjšane odpornosti pri odraslih.

Nove raziskave objavljeno v Nature, skuša zagotoviti obsežnejšo bazo znanja, na kateri bi lahko gradili z izvedbo najbolj podrobne genetske študije oljčne vinske mušice in njenega simbiona.

Študija je preučevala biogeografske vzorce in genetsko raznolikost organizmov med 54 populacijami, ki zajemajo Sredozemlje, Afriko, Azijo in Ameriko.

Raziskovalci so identificirali tri primarne bakterijske haplotipe: htA, htB in htP.

Haplotipa htA in htB sta prevladovala v sredozemski regiji, pri čemer je htA prevladoval v zahodnih populacijah (npr. Alžirija, Maroko in Iberski polotok), htB pa v vzhodnih območjih (npr. Izrael, Turčija in Ciper).

Populacije v osrednjem Sredozemlju so pokazale mešanico teh haplotipov, kar je odražalo sotočno cono, na katero je vplivala selitev in selekcija kultivarjev oljk.

Arheološki dokazi kažejo, da so se oljke udomačile v vzhodnem Sredozemlju in se razširile proti zahodu. Raziskovalci ugotavljajo, da se genetski vzorci oljčne muhe in njenega simbionta ujemajo s temi gibi, kar kaže na to, da je človeška selekcija sort oljk verjetno vplivala na porazdelitev in prilagajanje škodljivca in njegovega simbionta.

Na primer, genetska mešanica populacij osrednjega Sredozemlja je skladna z mešanjem vzhodnih in zahodnih rodov oljk.

Haplotip htP, edinstven za Pakistan, prav tako poudarja starodavno geografsko ločitev in evolucijsko razhajanje, pri čemer simbiontova nižja genetska raznolikost kot muha gostiteljica kaže na dolgoročno povezavo, za katero so značilni selektivni pritiski.

Južnoafriške populacije so bile podobno različne, kar je odražalo evolucijsko zgodovino muhe in njenega gostitelja.

Druge geografsko izolirane populacije, kot so tiste na Kreti, v Kaliforniji in Iranu, so bile še posebej uporabne pri modeliranju vzorcev razpršitve in prilagajanja.

Kreta, na primer, skriva pretežno htA kljub bližini vzhodnih regij, verjetno zaradi zgodovinske izolacije in omejenega pretoka genov.

Kalifornijske populacije si delijo vzhodnosredozemske simbionte in haplotipe gostiteljev, kar podpira hipotezo o vnosu iz Turčije, ki ga posreduje človek.

Podobno iranske populacije kažejo močne genetske vezi s populacijami osrednjega Sredozemlja, kar kaže na nedavne vnose in širjenje v regiji.

Raziskovalci verjamejo, da lahko to globlje razumevanje genetske strukture populacij oljčne muhe in njihovih simbiontov prispeva k ciljnim posegom.

Na primer, različni genetski profili pakistanskega in južnoafriškega prebivalstva lahko zahtevajo pristope, specifične za regijo.

Študija je tudi poudarila potencial za izkoriščanje simbiontske biologije v zatiranje škodljivcev, na primer z motnjami vloge bakterije pri premagovanju obrambe oljk.

• Biokemija žuželk in molekularna biologija