The Friend Of My Enemy Is My Enemy:Συμβόλια που προσφέρουν αντίσταση ως πρόκληση για βιολογικό έλεγχο

Οι μικροσκοπικές παρασιτικές σφήκες είναι σημαντικοί φυσικοί εχθροί των αφίδων και, ως εκ τούτου, οι καλύτεροι φίλοι ενός αγρότη. Εκτρέφονται σε μεγάλους αριθμούς και απελευθερώνονται σε θερμοκήπια για να προστατεύσουν τις καλλιέργειες από τις προσβολές των αφίδων. Ωστόσο, οι αφίδες έχουν συμμάχους με τους οποίους αντεπιτίθενται. Ορισμένες αφίδες φέρουν συμβιωτικά βακτήρια που τις καθιστούν ανθεκτικές στις παρασιτικές σφήκες. Αυτά τα αποκαλούμενα αμυντικά συμβίωση έχουν τη δυνατότητα να θέσουν σε κίνδυνο τον βιολογικό έλεγχο, αλλά οι έξυπνες στρατηγικές αναπαραγωγής και απελευθέρωσης μπορεί να μετριάσουν το πρόβλημα.

Οι αφίδες, μικρά φυτικά έντομα που ρουφούν το χυμό, ανήκουν στα σημαντικότερα γεωργικά παράσιτα παγκοσμίως. Καταστρέφουν τα φυτά άμεσα και μεταδίδουν ασθένειες των φυτών, με αποτέλεσμα την απώλεια απόδοσης και τεράστια οικονομική ζημιά. Χημικά εντομοκτόνα χρησιμοποιούνται για τον περιορισμό αυτής της ζημιάς, αλλά οι προσπάθειες ελέγχου συχνά ματαιώνονται από την εξέλιξη της αντοχής στα εντομοκτόνα. Οι εναλλακτικές προσεγγίσεις για την καταπολέμηση των αφίδων χρησιμοποιούν τους φυσικούς εχθρούς τους, όπως αρπακτικά ή παρασιτικές σφήκες, που λειτουργεί καλύτερα στους περιορισμένους χώρους των θερμοκηπίων.

Οι μικρές παρασιτικές σφήκες, που αναφέρονται επίσης ως παρασιτοειδή, είναι ιδιαίτερα κατάλληλες για την καταπολέμηση των αφίδων. Έχουν σύντομο χρόνο παραγωγής και υψηλή γονιμότητα, κάτι που είναι σημαντικό για να συμβαδίζουν με ξενιστές που αναπαράγονται γρήγορα, όπως οι αφίδες. Ο τρόπος ζωής των παρασιτοειδών είναι συναρπαστικός, αν και νοσηρός. Τα θηλυκά επιτίθενται στις αφίδες με ένεση ενός αυγού, το οποίο εξελίσσεται σε προνύμφη που καταβροχθίζει τη ζωντανή αφίδα από μέσα. Η προνύμφη μεγαλώνει σχεδόν τόσο μεγάλη όσο ο ξενιστής της και τελικά σκοτώνει την αφίδα για να κάνει κουτάβια σε ένα μεταξένιο κουκούλι μέσα στον άδειο φλοιό της αφίδας. Αυτό το στάδιο ονομάζεται «μούμια». Μέσα σε λίγες μέρες, μια νέα σφήκα θα αναδυθεί από τη μούμια, έτοιμη να επιτεθεί σε περισσότερες αφίδες.

Με τόσο τρομερούς εχθρούς, δεν προκαλεί έκπληξη το γεγονός ότι οι αφίδες έχουν αναπτύξει άμυνες. Πιο εκπληκτικό είναι η φύση της πιο αποτελεσματικής γραμμής άμυνάς τους. Οι αφίδες συχνά μεταφέρουν συμβιωτικά βακτήρια μέσα στο σώμα τους και αυτά τα βακτήρια τις κάνουν ανθεκτικές στα παρασιτοειδή παράγοντας τοξίνες που σκοτώνουν τα αυγά ή τις προνύμφες αυτού του παρασιτοειδούς [1]. Αυτά τα βακτήρια είναι κληρονομήσιμα. Μεταδίδονται αξιόπιστα από τις μητέρες των αφίδων στους απογόνους τους. Προστατεύοντας τους ξενιστές τους, τα βακτήρια, επομένως, προστατεύουν και το δικό τους είδος.

Ενόψει της επίθεσης παρασιτοειδών, οι αφίδες που διαθέτουν τέτοια συμβιώματα που προσδίδουν αντίσταση θα πρέπει να απολαμβάνουν ένα σημαντικό πλεονέκτημα. Έρευνα σε πειραματικά συστήματα μικρής κλίμακας (πληθυσμιακά κλουβιά) έδειξε ότι η εφαρμογή παρασιτοειδών ευνοεί πράγματι πολύ έντονα τις αφίδες που προστατεύονται από συμβίωση. Ως αποτέλεσμα, οι πληθυσμοί των αφίδων γίνονται τόσο ανθεκτικοί που διαφεύγουν του ελέγχου από τα παρασιτοειδή [2]. Αυτό δεν θα ήθελαν να βλέπουν οι αγρότες στα θερμοκήπια τους.

Με την πρώτη ματιά, αυτό το αποτέλεσμα είναι παρόμοιο με την εξέλιξη της αντοχής στα εντομοκτόνα. Σε αντίθεση με τα εντομοκτόνα, ωστόσο, τα παρασιτοειδή μπορούν επίσης να εξελιχθούν. Εργαστηριακές μελέτες έχουν δείξει ότι οι πληθυσμοί των παρασιτοειδών είναι ικανοί για αντιπροσαρμογή. Μπορούν να επιλεγούν για να γίνουν καλύτερα στο να ξεπερνούν την αντίσταση που παρέχουν οι συμβιώσεις των αφίδων [3]. Αυτό υποδηλώνει τρόπους με τους οποίους θα μπορούσε να βελτιωθεί ο βιολογικός έλεγχος με παρασιτοειδή. Το ένα είναι να διασφαλιστεί ότι τα παρασιτοειδή που απελευθερώνονται στις καλλιέργειες διαθέτουν επαρκή γενετική παραλλαγή για ταχεία προσαρμογή σε αφίδες που προστατεύονται από συμβίωση.

Μια δεύτερη βελτίωση θα ήταν η χρήση επιλεκτικής αναπαραγωγής, παράγοντας παρασιτοειδή που είναι προ-προσαρμοσμένα στην παρουσία προστατευτικών συμβιών στους ξενιστές τους. Μια άλλη πολλά υποσχόμενη δυνατότητα είναι ο συνδυασμός παρασιτοειδών και αρπακτικών εφαρμογών:απελευθέρωση παρασιτοειδών νωρίς για να αποφευχθεί η συσσώρευση υψηλών πυκνοτήτων αφίδων και εφαρμογή αρπακτικών αργότερα για την εξάλειψη ανθεκτικών αφίδων που διέφυγαν από τον έλεγχο των παρασιτοειδών. Έξυπνες, βασισμένες σε στοιχεία στρατηγικές για τον έλεγχο των παρασίτων μπορούν έτσι να βοηθήσουν στην αντιμετώπιση της πρόκλησης της αντίστασης που αποδίδεται από συμβίωση στα παρασιτοειδή.

Αυτά τα ευρήματα περιγράφονται στο άρθρο με τίτλο Symbiont-conferredproof to parasitoids in aphids – Challenges for biological control, που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Biological Control . Αυτή η εργασία διεξήχθη από τον Christoph Vorburger από το Eawag και το ETH Zürich, Ελβετία.

Αναφορές:

1. Oliver, K.M., Degnan, P.H., Hunter, M.S., and Moran, N.A. (2009). Οι βακτηριοφάγοι κωδικοποιούν παράγοντες που απαιτούνται για την προστασία σε μια συμβιωτική αμοιβαιότητα. Επιστήμη 325 , 992-994.
2. Käch, H., Mathé-Hubert, H., Dennis, A.B., and Vorburger, C. (2018). Η ταχεία εξέλιξη της αντίστασης που προκαλείται από συμβίωση θέτει σε κίνδυνο τον βιολογικό έλεγχο των αφίδων από τα παρασιτοειδή. Εξελικτικές Εφαρμογές 11 , 220-230.
3. Dennis, A.B., Patel, V., Oliver, K.M., and Vorburger, C. (2017). Η έκφραση του παρασιτοειδούς γονιδίου αλλάζει μετά την προσαρμογή σε ξενιστές που προστατεύονται από συμβίωση. Εξέλιξη 71 , 2599-2617.