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H2020

HerbivoreAssociatedOrganisms — Risultato in breve

Project ID: 655178
Finanziato nell'ambito di: H2020-EU.1.3.2.
Paese: Paesi Bassi
Dominio: Ricerca di base, Alimenti e Risorse naturali

Organismi associati agli insetti erbivori influenzano le risposte delle piante

Oltre agli insetti erbivori, le interazioni pianta-insetto coinvolgono anche una comunità di diversi organismi associati agli erbivori (HAO) come i vermi parassiti e le vespe parassite, che svolgono un ruolo importante nell’espressione del fenotipo erbivoro.
Organismi associati agli insetti erbivori influenzano le risposte delle piante
Le vespe parassite sono descritte come parassitoidi, insetti le cui uova e larve si sviluppano all’interno del corpo di altri artropodi, mentre gli adulti non sono parassiti. Tuttavia, in condizioni naturali, diverse specie di parassitoidi iniettano nei loro ospiti non solo le loro uova ma anche polidnavirus (virus a DNA polidisperso, o PDV).

I PDV sono virus unici di insetti associati a migliaia di specie di parassitoidi in intima simbiosi mutualistica. Il virus trae beneficio da tale mutualismo in quanto può replicarsi esclusivamente nelle ovaie dei parassitoidi di sesso femminile senza esprimere virulenza. Il parassitoide trae beneficio da tale mutualismo perché i PDV sopprimono la risposta immunitaria dell’erbivoro, permettendo quindi alla prole parassitoide di svilupparsi con successo all’interno dell’erbivoro.

Il progetto di Orizzonte 2020 HerbivoreAssociatedOrganisms, finanziato dall’UE, ha cercato di dimostrare che i PDV alterano la fisiologia erbivora e influenzano le difese delle piante. Questo cambiamento nel fenotipo può a sua volta influenzare l’interazione dell’erbivoro con la pianta. I risultati indicano che i virus simbiotici associati ai parassitoidi svolgono un ruolo chiave nelle interazioni pianta-insetto.

Effetto sulle interazioni pianta-insetto

A livello molecolare, i PDV sono responsabili della sottoregolazione delle tossine delle piante e dei geni relativi alla difesa del bruco. A livello ecologico, i cambiamenti fenotipici della pianta indotti dai PDV influenzano anche il comportamento di altri membri della comunità degli insetti. «Ad esempio, la tignola delle crucifere riduce la pressione di colonizzazione sulle piante precedentemente attaccate da bruchi infetti da PDV. Tuttavia, l’iperparassitoide Lysibia nana (un nemico naturale che si sviluppa in altre specie di parassitoidi) è attratto da piante precedentemente attaccate da bruchi infetti da PDV», spiega il coordinatore del progetto, il dott. Marcel Dicke.

Il progetto ha rivelato il notevole effetto dei simbionti degli insetti sulle interazioni pianta-insetto. Si ritiene che i PDV possano influenzare le secrezioni orali del bruco e le risposte difensive delle piante al consumo di materiale vegetale. «Ci siamo concentrati su come gli HAO sotto forma di virus simbiotici associati a vespe parassitoidi, influenzano gli aspetti molecolari ed ecologici delle interazioni pianta-insetto», spiega il dott. Dicke.

I risultati suggeriscono che i PDV sottoregolano le difese delle piante a beneficio dei partner parassitoidi attraverso effetti trofici mediati dalla pianta. Tuttavia, questo notevole effetto è associato a un costo ecologico. Gli iperparassitoidi sono in grado di rilevare i cambiamenti indotti dal PDV nel fenotipo della pianta e di sfruttarli per localizzare le vittime dei parassitoidi.

Importanza nell’agricoltura

Le scoperte di HerbivoreAssociatedOrganisms aiuteranno gli ecologi che lavorano sulle interazioni pianta-insetto, i virologi che studiano i PDV così come i biologi che studiano la simbiosi in generale. I risultati evidenziano la necessità di inserire le interazioni simbiotiche mutualistiche in una prospettiva ecologica per il progresso delle interazioni pianta-insetto. Un approccio integrato che colleghi gli studi sulle interazioni pianta-insetto con le simbiosi dell’insetto andrà sempre più implementato nelle ricerche future.

La scoperta che gli iperparassitoidi localizzano i loro ospiti parassitoidi tramite cambiamenti fenotipici pianta-indotti da bruchi iniettati con PDV è rilevante per il controllo biologico degli insetti nocivi. Per il dott. Dicke: «Ciò fornirà una migliore comprensione del comportamento di foraggiamento iperparassitoide e potrebbe essere usato potenzialmente per attirarli lontano dalla coltura di destinazione, aiutando così nel controllo sostenibile degli insetti nocivi in agricoltura».

Comprendere l’ecologia delle interazioni tra piante, insetti erbivori che potrebbero essere parassiti agricoli, e i loro nemici naturali come le vespe parassite è importante per lo sviluppo di un’agricoltura sostenibile. Ulteriori informazioni sono disponibili su Science online.

Keywords

HerbivoreAssociatedOrganisms, parassitoide, virus a DNA polidisperso (PDV), erbivori, iperparassitoide