Розшифровка симбіотичного секрету оливкової мухи

Підсумки

Оливкова плодова муха є основним шкідником у Середземноморському регіоні, завдаючи значної шкоди оливковим культурам і спричиняючи щорічні втрати майже 3 мільярдів євро, головним чином через харчування своїх личинок плодами оливи. Останні дослідження були зосереджені на симбіотичних стосунках між оливковою плодовою мухою та Candidatus Erwinia dacicola, а генетичні дослідження виявили різні гаплотипи в різних популяціях і запропонували потенційні регіональні підходи до боротьби зі шкідниками на основі цього глибшого розуміння.

Команда оливкова фруктова муха (Bactrocera oleae) є найбільшим шкідником оливкових гаїв у Середземноморському регіоні та в усьому світі.

Шкоду завдають її личинки, які харчуються плодами маслини, спричиняючи значні кількісні та якісні втрати плодів та олії.

Щороку на цей шкідник припадає понад 30 відсотків знищення всіх середземноморських оливкових культур, що дорівнює щорічним збиткам майже 3 мільярдів євро.

Інсектициди протягом тривалого часу були основним засобом проти зараження оливковою плодовою мухою, як і у випадку багатьох інших шкідників оливкових рослин, таких як оливкова міль.

Вплив на навколишнє середовище, такий як токсичність для нецільових організмів, забруднення води та забруднення харчового ланцюга людини, призвели до нещодавнє зняття безпрецедентної кількості інсектицидних компонентів шляхом імплементації правил Європейського Союзу.

Крім того, широке використання пестицидів у поєднанні з короткими життєвими циклами шкідників призвело до стійкі штами.

Проте, на відміну від більшості інших шкідників, оливкова плодова муха майже повністю покладається на симбіотичну бактерію, а саме Candidatus Erwinia dacicola.

Личинкам комах потрібен цей симбіонт, щоб харчуватися незрілими зеленими оливками, долаючи природний хімічний захист оливки, наприклад олеуропеїн, і є важливим фактором у розвитку личинок при харчуванні чорними оливками.

Він також збільшує несучість у дорослих самок у стресових умовах.

Завдяки цьому унікальному зв’язку між комахою та бактерією, прибл. E. dacicola була предметом останніх досліджень нових методів боротьби.

Було показано, наприклад, що певні антимікробні сполуки, такі як оксихлорид міді та віридіол, можуть перешкоджати симбіотичним стосункам, що призводить до порушення розвитку личинок і зниження витривалості дорослих особин.

нове дослідження опублікований у журналі Nature, прагне забезпечити більш повну базу знань, на основі якої можна було б провести найдетальніше генетичне дослідження оливкової плодової мушки та її симбіонта.

Дослідження вивчало біогеографічні моделі організмів і генетичне різноманіття в 54 популяціях, що охоплюють Середземномор’я, Африку, Азію та Америку.

Дослідники визначили три основні гаплотипи бактерій: htA, htB і htP.

Гаплотипи htA та htB домінували в Середземноморському регіоні, причому htA переважав у західних популяціях (наприклад, Алжир, Марокко та Піренейський півострів), а htB — у східних областях (наприклад, Ізраїль, Туреччина та Кіпр).

Популяції центрального Середземномор’я демонстрували суміш цих гаплотипів, що відображало зону злиття під впливом міграції та селекції сортів оливок.

Археологічні дані свідчать про те, що оливки були одомашнені в східному Середземномор’ї та поширилися на захід. Дослідники відзначають, що генетичні структури оливкової мухи та її симбіонта узгоджуються з цими рухами, що вказує на те, що людський відбір сортів олив, ймовірно, вплинув на поширення та адаптацію шкідника та його симбіонта.

Наприклад, генетична суміш популяцій центрального Середземномор’я узгоджується зі змішуванням східних і західних ліній маслин.

Гаплотип htP, унікальний для Пакистану, також підкреслює давнє географічне розділення та еволюційну дивергенцію, причому генетичне різноманіття симбіонта нижче, ніж муха-хазяїн, що свідчить про довгострокову асоціацію, що характеризується селективним тиском.

Популяції Південної Африки були такими ж відмінними, що відображало еволюційну історію мухи та її хазяїна.

Інші географічно ізольовані популяції, такі як ті, що знаходяться на Криті, в Каліфорнії та Ірані, були особливо корисні для моделювання моделей розселення та адаптації.

На Криті, наприклад, проживає переважно htA, незважаючи на його близькість до східних регіонів, ймовірно, через історичну ізоляцію та обмежений потік генів.

Популяції Каліфорнії мають спільні гаплотипи симбіонтів і хазяїв східного Середземномор’я, що підтверджує гіпотезу інтродукції з Туреччини через людину.

Подібним чином популяції Ірану демонструють сильні генетичні зв’язки з популяціями центрального Середземномор’я, що свідчить про нещодавні інтродукції та поширення в регіоні.

Дослідники вважають, що таке глибше розуміння генетичної структури популяцій маслинової мухи та її симбіонтів може сприяти цілеспрямованим втручанням.

Наприклад, різні генетичні профілі пакистанського та південноафриканського населення можуть вимагати підходів до конкретного регіону.

Дослідження також підкреслило потенціал для використання біології симбіонтів боротьба зі шкідниками, наприклад, порушуючи роль бактерії в подоланні захисту оливи.

• Біохімія комах і молекулярна біологія