Mandelinka bramborová „super škůdcem“

13. 10. 2023 Doc. Dr. Ing. Jaroslav Salava, Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Praha-Ruzyně Škůdci Zobrazeno 1266x

Mandelinka bramborová si vyvinula rezistenci vůči více než 50 různým druhům insekticidů, kvůli čemuž je tento hmyz „super škůdcem”, který způsobuje škody na bramborách po celém světě.

Nový výzkum zjistil, že toho tento brouk dosáhl z velké části tím, že využil bohatou diverzitu svého genomu, což umožnilo různým populacím v USA rychle si vyvinout rezistenci vůči téměř všemu, co proti němu lidé použili. Bohatá diverzita a arzenál existujících genů rezistence pravděpodobně znesnadní jeho regulaci v budoucnu, bez ohledu na to, jaké nové insekticidy výzkumníci vyvinou. Nové znalosti genomických prostředků mandelinky bramborové by ale mohly vědcům pomoci navrhnout systémy ochrany, které jí udrží pod kontrolou.

Tento brouk byl jedním z prvních, který se v moderní éře setkal s chemikáliemi, a byl velmi úspěšný ve vývoji, jak překonat tyto naše útoky. U dalšího hmyzu, u kterého očekáváme, že ho budeme chemicky regulovat, je třeba se poučit ze studia mandelinky - jaké mechanizmy používá, aby překonal insekticidy.

Tým vědců z University of Wisconsin v Madisonu v USA poprvé sekvenoval genom mandelinky bramborové v roce 2018. Od té doby zkoumali tento genom, aby pochopili, jak může hmyz překonat nové insekticidy tak rychle, jak to dělá. Aby tak učinili, sekvenovali genom několika desítek brouků z celých USA. Tyto regionální populace se liší v tom, vůči jakým pesticidům jsou rezistentní a odkud pocházejí, což může poskytnout vodítko k historii evoluce tohoto škůdce.

Vědci zjistili, že různé regionální skupiny se vyvinuly rychle, protože jejich rodičovské populace již měly genetické prostředky nezbytné k překonání insekticidů.

Vyvíjejíce se geny, které se podílejí na hmyzí rezistenci, jsou dobře známy. Ale je zajímavé, že různé populace mění různé části genů nebo různé geny stejným způsobem. Tato podobná, ale ne totožná cesta k rezistenci napříč různými populacemi je známá jako opakovaná evoluce. Tato rychlá evoluce založená na bohatství existující genetické diverzity je v rozporu se starším modelem evoluce, který předpokládal, že v populaci musí pomalu vznikat mutace. Zatímco nové mutace se vyvíjejí a mohou přispívat k rezistenci vůči insekticidům, rychlou reakcí mandelinky bramborové na nové chemikálie v různých částech USA lze vysvětlit pouze její stávající diverzitou.

Tato zjištění jsou nevítanou zprávou pro farmáře a vědce, kteří doufají, že zastaví mandelinku bramborovou. Zdá se nepravděpodobné, že by i zbrusu nový insekticid ji udržel pod kontrolou po dlouhou dobu.

Vyzbrojeni znalostmi o tom, jak mandelinka bramborová obcházela naše útoky, by však budoucí výzkum mohl pomoci vytvořit kreativní strategie, jak udržet krok s tímto nepřítelem pěstitelů. Sofistikovanější modely by mohly pomoci zjistit, jak různé metody ochrany ovlivňují vývoj tohoto brouka. To by nám mohlo umožnit změnit způsob ochrany, abychom tento vývoj zpomalili.

Metody integrované ochrany rostlin proti škůdcům musí zmírňovat vývoj fenotypů s polygenní rezistencí mezi lokálními populacemi škůdců, aby byla zachována účinnost a udržitelnost nových metod ochrany.

Zdroj:
Pélissié B., Chen Y.H., Cohen Z.P. et al. (2022): Genome resequencing reveals rapid, repeated evolution in the Colorado potato beetle. Molecular Biology and Evolution, 39 (2): msac016. doi: 10.1093/molbev/msac016