Co se můžeme od zavíječe dovědět o přizpůsobení se změně klimatu?

11. 12. 2023 Doc. Dr. Ing. Jaroslav Salava, Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Praha-Ruzyně Škůdci Zobrazeno 691x

Vědci z Agriculture Research Service (ARS) Ministerstva zemědělství USA (USDA) se svými a spolupracovníky studují, jak mohou geny pomoci zavíječi kukuřičnému (Ostrinia nubilalis) přežít proměnlivé klimatické podmínky. Podle nedávných zjištění se pravděpodobně v průběhu příštího století zkrátí délka trvání nízkých teplot během zimy v důsledku klimatické změny. Dopady klimatické změny na některé ekosystémy jsou však viditelné již dnes.

Zatímco se celkový počet druhů hmyzu v posledních letech snížil, některé druhy, jako zavíječ kukuřičný a svítilky, místo toho rozšířily svou přítomnost daleko za své původní zeměpisné oblasti. Ostatní hmyzí škůdci by mohli mít podobný rozsah rozšíření, ale proč se některé druhy lépe adaptují na změnu klimatu, je stále záhadou.

Spolu se spolupracovníky z Tufts University ve státě Massachusetts se vědci ARS snaží tuto záhadu vyřešit. Za tímto účelem tým studuje geny odpovědné za opožděný vývoj u dvou biotypů zavíječe kukuřičného, který způsobuje škody na kukuřici a dalších plodinách. Jejich výzkum je přivedl ke dvěma genům, známým jako receptory období (per) a pigmentového disperzního faktoru (pdfr), jako možné klíče k přizpůsobení se změně klimatu a přežití.

Všichni živočichové, včetně hmyzu, mají vnitřní biologické hodiny řízené specifickými oblastmi jejich mozku. Tyto „hodiny“ diktují cirkadiální rytmus jedince, opakující se 24hodinový vnitřní proces, který reguluje cyklus spánku a bdění. U hmyzu vědci ARS zjistili, že geny per a pdfr pomáhají regulovat načasování hlavních cyklických událostí, rytmických ročních biologických procesů, jako je rozmnožování a vstup nebo výstup z diapauzy (zimní spánek), ke kterým dochází v průběhu životního cyklu hmyzu.

Protože přežití hmyzu závisí na dosažení diapauzy před zimou, schopnost přizpůsobit se sezónním změnám teploty a délce dne je kritická. Vědci zjistili, že rozdíly ve dvou výše zmíněných genech umožňují zavíječi kukuřičnému mimořádnou flexibilitu v jeho ročním cyklu, jako je přizpůsobení se změnám prostředí, například kratší nebo delší zimě.

Tím, že se hmyz, jako je zavíječ kukuřičný, dostane ve vhodnou dobu z diapauzy a přizpůsobí počet generací podmínkám prostředí, má výhodu, pokud jde o využívání místních potravinových zdrojů a maximalizaci příležitostí pro přežití. V tomto případě delší léta a další teplé dny vedou tento hmyz k častějšímu rozmnožování. Schopnost synchronizovat své biologické aktivity s rychle se měnícím prostředím je pro všechny druhy hmyzu otázkou života a smrti.

Vědci očekávají, že varianty forem genů per a pdfr u zavíječe kukuřičného jim pomohou lépe porozumět roli, kterou hrají biologické hodiny ve schopnosti hmyzu přizpůsobit se změně klimatu. Rozdíly v genech per a pdfr mohou například ovlivnit přesun hmyzu do oblastí, které byly dříve neobyvatelné kvůli neslučitelnosti s načasováním letních cyklů. V důsledku toho nyní vědci zkoumají, jak mohou tyto geny ovlivnit změny načasování hibernace, migrace a rozmnožování u dalších druhů hmyzu.

Jejich zjištění znovu zdůrazňují vazby mezi základními molekulárně genetickými mechanizmy a reakcemi na klima. Další výzkum těchto souvislostí může pomoci předpovědět vliv změny klimatu na různé druhy hmyzu. S takovými informacemi mohou vědci a další zainteresovaní, včetně farmářů a pěstitelů, zvýšit své úsilí o zachování ekologicky významných druhů, které jsou na ústupu, a zároveň snížit škody způsobené škůdci plodin.

Zavíječ kukuřičný - motýl

Vajíčka

Housenka

Zdroj:
Jiang G. (2022): https://tellus.ars.usda.gov/stories/articles/what-can-a-moth-teach-us-about-adapting-to-climate-change/