Organizmy związane z owadami roślinożernymi wpływają na reakcje roślin
Pasożytnicze osy, nazywane parazytoidami, to owady, których jaja i larwy rozwijają się wewnątrz organizmu innych stawonogów, podczas gdy osobniki dorosłe żyją niezależnie. Jednakże w warunkach naturalnych kilka gatunków parazytoidów wstrzykuje swoim gospodarzom nie tylko ich jajeczka, ale także polidnawirusy (wirusy z polidyspersyjnym DNA lub PDV). PDV to unikalne wirusy owadów wchodzących w ścisłą, mutualistyczną symbiozę z tysiącami gatunków parazytoidów. Wirus korzysta na takim mutualizmie, ponieważ może się replikować wyłącznie w jajnikach żeńskich parazytoidów bez ekspresji wirulencji. Parazytoid również czerpie korzyści z takiego mutualizmu, ponieważ wirusy PDV hamują reakcję immunologiczną organizmów roślinożernych, dzięki czemu potomstwo parazytoidów może z powodzeniem rozwijać się w ciele roślinożercy. W ramach finansowanego ze środków UE projektu HerbivoreAssociatedOrganisms, realizowanego w ramach programu „Horyzont 2020”, badano hipotezę, że wirusy PDV zmieniają fizjologię organizmów roślinożernych i wpływają na mechanizmy obronne roślin. Taka zmiana fenotypu może z kolei wpływać na interakcję roślinożercy z rośliną. Wyniki wskazują, że symbiotyczne wirusy związane z parazytoidami odgrywają kluczową rolę w interakcjach roślina-owad. Wpływ na interakcję roślina-owad Na poziomie molekularnym wirusy PDV są odpowiedzialne za zmniejszanie poziomu wydzielanych toksyn roślinnych i genów gąsienic związanych z obroną. Na poziomie ekologicznym zmiany fenotypowe roślin wywoływane przez PDV wpływają także na zachowanie innych owadów. „Tantniś krzyżowiaczek na przykład zmniejsza presję kolonizacyjną na rośliny atakowane wcześniej przez gąsienice zakażone wirusem PDV. Jednak hiperparazytoid Lysibia nana (wróg naturalny rozwijający się w innych gatunkach parazytoidów) interesuje się roślinami, które zostały wcześniej zaatakowane przez gąsienice zakażone wirusem PDV”, wyjaśnia koordynator projektu, dr Marcel Dicke. Projekt ujawnił niezwykły wpływ symbiontów owadów na interakcje roślina-owad. Stwierdzono, że wirusy PDV wpływają na wydzielinę jamy ustnej gąsienicy i powodują reakcję obronną na spożycie materiału roślinnego. „Skupiliśmy się na tym, w jaki sposób organizmy związane z roślinożercami w postaci symbiotycznych wirusów związanych z osami pasożytniczymi wpływają na molekularne i ekologiczne aspekty interakcji roślina-owad”, mówi dr Dicke. Wyniki sugerują, że wirusy PDV osłabiają obronę chemiczną roślin z korzyścią dla parazytoidowych partnerów poprzez działanie troficzne z udziałem roślin. Jednak ten niezwykły efekt wiąże się z kosztami ekologicznymi. Hiperparazytoidy mogą wykrywać wywołane przez wirusy PDV zmiany w fenotypie roślin i wykorzystywać je do lokalizowania ofiar parazytoidów. Znaczenie w rolnictwie Odkrycia badaczy z zespołu projektu HerbivoreAssociatedOrganisms przyniosą korzyści ekologom analizującym interakcje roślina-owad, wirusologom badającym wirusy PDV oraz biologom zajmującym się procesami symbiozy w ujęciu ogólnym. Wyniki podkreślają potrzebę analizy wzajemnie symbiotycznych interakcji w perspektywie ekologicznej na potrzeby dalszego badania interakcji roślina-owad. Zintegrowane podejście łączące badania interakcji roślina-owad z analizą symbiozy owadów powinno być coraz częściej stosowane w przyszłych badaniach. Odkrycie, że hiperparazytoidy lokalizują swoich parazytoidowych gospodarzy na podstawie zmian fenotypowych roślin indukowanych przez gąsienice zakażone wirusem PDV, jest istotne pod względem biologicznej kontroli owadów-szkodników. Jak twierdzi dr Dicke: „Pozwoli to lepiej zrozumieć mechanizm żerowania hiperparazytoidów i potencjalnie może pomóc w opracowaniu środków ochrony upraw, wspierając w ten sposób zrównoważoną kontrolę szkodników owadzich w rolnictwie”. Zrozumienie ekologii interakcji między roślinami, owadami roślinożernymi, takimi jak szkodniki rolne, oraz ich naturalnymi wrogami, takimi jak osy pasożytnicze, jest istotne dla rozwoju zrównoważonego rolnictwa. Więcej informacji można znaleźć w serwisie Science online.
Słowa kluczowe
HerbivoreAssociatedOrganisms, parazytoid, wirus z polidyspersyjnym DNA (PDV), roślinożerne, hiperparazytoidy
