Расшифровка симбиотического секрета оливковой мухи

Резюме

Оливковая плодовая муха является крупным вредителем в Средиземноморском регионе, нанося значительный ущерб оливковым культурам и приводя к ежегодным потерям в размере около 3 миллиардов евро, в основном из-за питания ее личинок плодами оливок. Недавние исследования были сосредоточены на симбиотических отношениях между оливковой плодовой мухой и Candidatus Erwinia dacicola, а генетические исследования выявили различные гаплотипы в различных популяциях и предложили потенциальные региональные подходы к борьбе с вредителями на основе этого более глубокого понимания.

Команда оливковая плодовая муха (Bactrocera ОЛЕАЭ) является наиболее значимым вредителем оливковых рощ в Средиземноморье и во всем мире.

Ущерб наносят личинки, которые питаются плодами оливок, вызывая значительные количественные и качественные потери плодов и масла.

Ежегодно этот вредитель уничтожает более 30 процентов всех урожаев средиземноморских оливок, что эквивалентно ежегодным потерям в размере почти 3 миллиардов евро.

Инсектициды долгое время были основным средством борьбы с заражением плодовой мухой, как и в случае со многими другими вредителями оливок, такими как оливковая моль.

Воздействие на окружающую среду, такое как токсичность для нецелевых организмов, загрязнение водной среды и пищевой цепи человека, привело к недавний вывод беспрецедентного количества компонентов инсектицидов посредством внедрения правил Европейского Союза.

Кроме того, широкое использование пестицидов в сочетании с коротким жизненным циклом вредных организмов привело к резистентные штаммы.

Однако в отличие от большинства других вредителей оливковая плодовая муха почти полностью полагается на симбиотическую бактерию, а именно: Кандидатус Erwinia dacicola.

Личинкам насекомых этот симбионт необходим для питания незрелыми зелеными оливками, преодолевая естественную химическую защиту оливок, такую ​​как олеуропеини является важным фактором в развитии личинок при питании черными оливками.

Он также увеличивает яйценоскость у взрослых самок в стрессовых условиях.

Из-за этой уникальной связи между насекомым и бактерией, Ca. E. dacicola стала предметом недавних исследований новых методов борьбы.

Например, было показано, что некоторые антимикробные соединения, такие как оксихлорид меди и виридиол, могут нарушать симбиотические отношения, что приводит к нарушению развития личинок и снижению выносливости взрослых особей.

Новое исследование опубликовано в журнале Nature, направлено на создание более полной базы знаний, на основе которой можно будет проводить наиболее детальное генетическое исследование оливковой плодовой мушки и ее симбионта.

В ходе исследования были изучены биогеографические закономерности и генетическое разнообразие обоих организмов в 54 популяциях, охватывающих Средиземноморье, Африку, Азию и Америку.

Исследователи выделили три основных бактериальных гаплотипа: htA, htB и htP.

Гаплотипы htA и htB доминируют в Средиземноморском регионе, причем htA преобладает в западных популяциях (например, в Алжире, Марокко и на Пиренейском полуострове), а htB — в восточных регионах (например, в Израиле, Турции и на Кипре).

В популяциях Центрального Средиземноморья наблюдалась смесь этих гаплотипов, что отражает зону слияния, на которую повлияла миграция и селекция сортов оливок.

Археологические данные свидетельствуют о том, что оливки были одомашнены в восточном Средиземноморье и распространились на запад. Исследователи отмечают, что генетические модели оливковой мухи и ее симбионта совпадают с этими перемещениями, указывая на то, что человеческий отбор сортов оливок, вероятно, повлиял на распространение и адаптацию вредителя и его симбионта.

Например, генетическая примесь популяций центрального Средиземноморья соответствует смешению восточных и западных линий оливок.

Гаплотип htP, уникальный для Пакистана, также подчеркивает древнее географическое разделение и эволюционную дивергенцию, при этом более низкое генетическое разнообразие симбионта, чем у мухи-хозяина, предполагает долгосрочную связь, характеризующуюся селективным давлением.

Южноафриканские популяции также различались, что отражало эволюционную историю мухи и ее хозяина.

Другие географически изолированные популяции, например, те, что обнаружены на Крите, в Калифорнии и Иране, оказались особенно полезными для моделирования закономерностей расселения и адаптации.

Например, на Крите, несмотря на близость к восточным регионам, преобладает htA, что, вероятно, обусловлено исторической изоляцией и ограниченным потоком генов.

Калифорнийские популяции имеют общие гаплотипы симбионтов и хозяев восточного Средиземноморья, что подтверждает гипотезу о заносе вида человеком из Турции.

Аналогичным образом, иранские популяции демонстрируют тесные генетические связи с популяциями Центрального Средиземноморья, что свидетельствует о недавней интродукции и распространении в регионе.

Исследователи полагают, что более глубокое понимание генетической структуры популяций оливковой мухи и ее симбионтов может помочь в разработке целевых вмешательств.

Например, различные генетические профили популяций Пакистана и Южной Африки могут потребовать применения подходов, специфичных для конкретного региона.

Исследование также подчеркнуло потенциал использования симбиотической биологии в борьба с вредителями, например, путем нарушения роли бактерий в преодолении защитных сил оливок.

• Биохимия и молекулярная биология насекомых