Biologická ochrana (14): Šlechtění hlístovek - cesta pro efektivnější management hmyzích škůdců

12. 09. 2025 Ing. Jiří Nermuť, Ph.D.; Biologické centrum AV ČR, v.v.i. Škůdci Zobrazeno 662x

Použití metod biologické ochrany rostlin velmi často limitují vysoké nároky na kvalitu prostředí ze strany aplikovaných mikrobiálních či makrobiálních agens. Pro svůj život, a tedy i účinek, potřebují tu vyšší teplotu, jindy vyšší a stabilní vlhkost, další mají specifické nároky na aplikaci, a tak bychom mohli pokračovat dále. Spolu se znalostní náročností na uplatnění postupů biologické regulace škůdců jsou to právě vysoké nároky na prostředí, které do značné míry limitují možnosti a ochotu vůbec bioagens zvážit jako vhodnou alternativu.

V širší pěstitelské veřejnosti stále ještě přetrvává obava o dosažení dostatečného efektu na cílového škůdce. Nicméně podobně jako šlechtíme nové odrůdy plodin nebo nová plemena hospodářských zvířat, můžeme zlepšovat i kvalitu masově produkovaných přirozených nepřátel. Nejsem si zcela jist, zda tento postup můžeme nazvat šlechtěním v pravém slova smyslu, avšak minimálně na příkladu hlístovek (entomopatogenních hlístic) si ukážeme, že cílený výběr může vést k významným výsledkům uplatnitelným v praxi.

Základní charakteristika

Hlístovky jsou organizmy vyskytující se v půdě. Mají měkké niťovité tělo, jsou velmi pomalé a nemají příliš mnoho možností, jak se bránit. Zkrátka jsou to poměrně citlivá stvoření. I když žijí v půdě, nejsou tak docela půdními organizmy.

Podmínky života

K tomu, aby mohli žít a pohybovat se potřebují vodu, která vyplňuje póry v půdě. Aby se mohly pohybovat potřebují vodní film nebo relativní vlhkost vzduchu vyšší než 97 %. Pokud se tedy dostanou do suchého prostředí rychle hynou a s tím klesá i jejich účinnost. Jak ale potom přežívají období sucha v přirozených podmínkách? V půdním prostředí obyčejně nedochází k náhlému vyschnutí během pouhých několika hodin či minut. A i když taková hlístice není přeborníkem v rychlosti, dovede za jeden den v půdě urazit 10 cm.

Vysychání a přemokření půdy

Na klesající vlhkost reaguje hlístice přirozeně migrací do nižších vrstev půdy s vhodnými podmínkami. Vše ztraceno není ani v případě, že dojde k jejímu uvěznění v některém půdním póru prosychající vrstvy. Při postupném vysychání v řádu desítek hodin až dnů může hlístice přejít do stavu takzvané anhydrobiózy. To je stav, kdy cíleně s vysychajícím prostředím postupně omezí pohybovou aktivitu, celkový metabolizmus, postupně sníží příjem kyslíku až o 80 % a následně pomalu ztratí až 98 % vody ve svém těle. Pokud celý proces proběhne, jak má, je reversibilní. To znamená, že po opětovném zvlhčení půdy, hlístice obnoví postupně své životní pochody. Taková situace sice snižuje celkovou aktivní délku života hlístice, neboť se jedná o nesmírně náročný a vyčerpávající proces, ale kupodivu nemá vliv na schopnost napadnout hostitele. Schopnost přežít vyschnutí se liší mezi jednotlivými druhy a kmeny hlístic. Všechny ale mají jedno společné. Opakované vystavení subletálnímu vyschnutí vede ke zvýšení odolnosti tomuto jevu v dalších generacích.

S vysycháním souvisí i osmotický stres. Pokud dochází ke snižování množství vody v půdě, pochopitelně roste koncentrace solí a dalších látek v půdním roztoku. Hlístice s měkkým, pro vodu snadno propustným povrchem těla, pak může být vystavena obtížně kontrolovatelné ztrátě vody. Ve výsledku to může vést k úhynu. I tady však mají hlístice připravenou sadu reakcí. V 1. fázi se pokusí utéct do míst s nižší koncentrací rozpuštěných látek, tedy obyčejně tam, kde je vlhčeji. Pokud to nepomáhá, pomohou si jinak. Začnou zvyšovat ve svých buňkách koncentraci protektantů, kterými jsou glycerol, trehalóza a různé aminokyseliny. Tím se mohou dostat až do stavu podobného výše zmíněné anhydrobióze a nepříznivé období tak přežijí. Stejně jako v předchozím případě i tentokrát můžeme opakovaným vystavením hlístic osmotickému stresu a následným výběrem nejživotaschopnějších jedinců docílit zvýšené odolnosti v dalších generacích. Hlístic, které mají vyšší rezistenci k osmotickému stresu se využívá často při masových kultivacích, neboť jsou odolnější finální formulaci do podoby přípravku.

Když už jsem začali povídání o vysychání, asi bychom mohli vzpomenout i nadbytek vody. Mohlo by se zdát, že hlístovkám vadit nebude. Vždyť jsme si říkali, že jsou to vlastně vodní organizmy. Ale všeho moc škodí, vodu nevyjímaje. Ne že by se snad hlístice utopila, ona se udusí. Dříve než se tak stane však z aerobního metabolizmu přepne do anaerobního módu, kdy nepotřebuje tolik kyslíku a takto dovede přežít i několik dní, pochopitelně v závislosti na tom, odkud pochází. Kmeny z pravidelně zaplavovaných území bývají odolnější než jejich příbuzní z oblastí na vodu méně bohatých. Nepřekvapivě i tady lze opakovaným vystavování hlístic hypoxii (nedostatku kyslíku) po několik generací dosáhnout zvýšeného přežívání. Konkrétně u hlístice Heterorhabditis bacteriophora bylo tímto způsobem dosaženo nárůstu přežívání v hypoxických podmínkách po dobu 4 dnů z 10 na 90 %. Podle autorů studie na to postačilo pouhých 6 generací. Tato vlastnost může mít pozitivní vliv na přežívání v průběhu dlouho trvající aplikace, nebo zlepšuje dlouhodobý efekt aplikace i v případě, že se dostaví silnější dlouho trvající deště a neposlední řadě dává určitou výhodu při masové produkci v tekutých médiích.

Teplota půdy

Předposlední abiotický stres, o kterém se zmíníme, může vyvolat teplota. Hlístice žijí v půdě, která jak víme je teplotně mnohem stabilnější než povrchové prostředí. Zároveň v půdě bývá výrazně nižší teplota než na povrchu. Nepřekvapí proto, že hlístice nejsou největšími milovníky vysokých teplot. Obvykle se doporučuje aplikovat je navečer, za podmračeného nebo chladnějšího a vlhčího počasí. Přinejmenším jeden z důvodů pro tato doporučení je právě teplota. Nízká teplota obyčejně nebývá problém. Hlístice běžně aktivují až do teploty 5 °C, při nižší teplotě zpomalí metabolizmus a začnou produkovat kryoprotektivní látky jakou jsou glycerol a trehalóza, o kterých už byla řeč. Samozřejmě při klesající teplotě a blížící se zimě hlístovky opět migrují hlouběji do půdy, neboť úplné zmrznutí může být smrtelné. Samozřejmě i v tomto případě je proces ochrany před zmrznutím velmi náročný fyziologický proces, který hlístovku nesmírně vyčerpává a projeví se na zkrácení délky jejího života.

Větším problémem bývá pro hlístice překonání vysokých teplot. Jen málokterý druh je schopen přežít teplotu přesahující 32°C. Pokud při této teplotě hlístice neuhyne, určitě zastaví růst i rozmnožování a bohužel dojde i ke snížení virulence, tedy schopnosti napadnout hostitele. Samozřejmě entomopatogenní hlístice můžeme najít i v prostředí, kde je tato teplota běžně překonávána, a to výzkumníky přivedlo k tomu, že jsou jistě vybaveny mechanizmy pro přežití i takovéto nepřízně prostředí. Genetický mechanizmus tolerance k vysokým teplotám sice není příliš dobře známý, ale při obraně organizmu před následky teplotního šoku se uplatňuje celá řada enzymů, jejichž aktivita v těle hlístovky roste, pokud je vystavena šoku. Pravidelným vystavováním vysokým teplotám, a výběrem kvalitních přeživších jedinců pro další rozmnožování, se u některých kmenů hlístice Heterorhabditis bacteriophora podařilo dosáhnout přežívání až do teploty lehce přesahující 39 °C. Tato vlastnost je opět klíčová pro úspěch aplikace. Může se jednat například o aplikace v tropických či subtropických oblastech, kde v letních měsících bývají mimořádně vysoké teploty, ale hlístovka s vysokou odolností vyšším teplotám najde uplatnění například i ve sklenících, kde se rostliny pěstují v menších, snadno se prohřívajících nádobách.

Odolnost pesticidům

Různých stresů, kterým může být bioagens vystaveno, je samozřejmě mnoho a všem se určitě nemůžeme věnovat. Leckterého zemědělce, sadaře či zahradníka však bude zajímat, jestli jsou hlístice odolné pesticidům. Jednoduchá odpověď je ano, jsou poměrně dost odolné. Většina pesticidů nezpůsobuje příliš velikou mortalitu, ovšem jak ukázala i jedna ze studií v naší laboratoři, většina insekticidů, fungicidů, a překvapivě též herbicidů, negativně ovlivňuje produkci potomstva v dalších generacích. Pokud tedy aplikujeme pesticidy pravidelně, postupně hlístice na poli téměř zcela vyhubíme. Ale ani tady není vše úplně ztraceno. Cílený výběr a opakované vystavení intoxikaci roztokem pesticidu lze dosáhnout odolnosti k účinné látce. Tímto způsobem jsme u nás v laboratoři během několika generací vyselektovali hlístovky odolné dnes již zakázané nematocidní látce oxamyl.

Možnosti šlechtění

Vyšlechtění super hlístice odolné suchu, teplu, chladu, řadě pesticidů atd. by bylo krásné, ale je to jen sen. Každý, kdo si někdy alespoň přečetl něco o základech šlechtění, ví, že vyselektovat, a následně v potomstvu upevnit jednu požadovanou vlastnost, je velmi obtížné. Snažit se o multirezistenci k různým abiotickým stresům zároveň je pak, alespoň u hlístic, odsouzeno k nezdaru.

To však neznamená, že by se o vylepšené hlístice producenti nepokoušeli, jen je to obyčejně jedna klíčová vlastnost, na kterou se zaměří, kupříkladu odolnost suchu nebo osmotickému stresu, které jsou důležité z hlediska produkce, formulace a následného účinku. Bohužel je ale tento proces poměrně náročný. Jakmile pomine selekční tlak, získaná vlastnost během několika málo generací vymizí. I proto superhlístici zatím nepotkáte v praxi. Většímu využití těchto znalostí zatím brání i fakt, že GMO hlístice, byť v laboratorních podmínkách už připraveny byly, nemohou pod vysokým trestem Petriho misku v laboratoři opustit. To už by však bylo povídání docela jiné a na to zde nemáme prostor.

Závěr

V dnešním o trochu více teoretickém článku jsme si na příkladu hlístic ukázali, že biologická ochrana není jen o tom chytit a namnožit nějakého přirozeného nepřítele, ale že s tímto organizmem můžeme a často také cíleně pracujeme tak, abychom získali ještě více užitku. V jistém smyslu si tak například ty modelové hlístice domestikujeme a pomalu měníme k vlastním potřebám.

Graf 1: Odolnost hlístovek vůči pesticidům

Invazní larvy hlístice Steinernema feltiae

Hlava invazní larvy hlístice rodu Heterorhabditis

Housenky zabité hlísticemi Steinernema (vlevo) a Heterorhabditis (vpravo)

Tento článek byl vytvořen s finanční podporou programu Interreg Bavorsko - Česko v rámci projektu BYCZ01-039 AIIC.