Den västra majsrotmasken fortsätter att öka i Europa. Varför försök att biologiskt rikta in sig på denna växtskadegörare genom att applicera entomopatogena nematoder har misslyckats, kan nu förklaras av denna insekts fantastiska försvarsstrategi. I deras nya studie, forskare från universitetet i Bern, Schweiz, och Max Planck Institute for Chemical Ecology i Jena, Tyskland, visa att rotmasklarverna kan avlägsna växtskyddsföreningar från majsrötter i en giftfri form och kan aktivera gifterna när de behöver dem för att skydda sig mot sina egna fiender.

Den västra majsrotmasken ( Diabrotica virgifera virgifera ) är en förödande skadegörare av majsväxter, som har spridit sig över hela Europa. Årets skadedjursövervakning i Tyskland avslöjade att antalet skalbaggar som fångats i fällor återigen har mångdubblats jämfört med föregående år. Insekten kommer från Centralamerika, varifrån den spred sig invasivt i Nordamerika sedan 1950 -talet. Jordbruksmyndigheter i USA uppskattar att den västra majsrotmasken orsakar skador värda miljarder dollar varje år.

Växter använder sofistikerade försvarsstrategier för att avvärja de många insektsarter som är intresserade av att äta av deras näringsrika löv eller rötter. Forskare från Bern och Jena har nu undersökt fallet med en skalbaggarlarv, som utnyttjar anläggningens försvar för eget bruk. Majsväxter lagrar försvarsföreningar som kallas bensoxazinoider i sina rötter i en giftfri form. Om växtätare attackerar växterna, dessa molekyler bryts snabbt ned till föreningar som är giftiga för de flesta insekter. "Vi kunde visa att den västerländska majsrotmasken stabiliserar en giftig bensoxazinoid genom att lägga till en sockermolekyl. Denna modifierade molekyl används direkt för att hålla nematoder, används som en biologisk kontroll, bort. Dessutom, rotmaskar kan stabilisera en andra bensoxazinoid från växten, avlägsna sin giftfria form i sina kroppar, och aktivera den vid nematodattack ", förklarar först och huvudförfattaren Christelle Robert, som initierade detta projekt i Jena och fortsatte det vid universitetet i Bern. Därav, rotmasken använder en gång en dubbel strategi för att använda växtförsvar för sitt eget skydd.

Biologisk bekämpning med nematoder verkade en gång i tiden vara ett lovande alternativ till användningen av kemiska bekämpningsmedel. Tidigare studier som involverade forskare från Max Planck Institute for Chemical Ecology hade funnit att majsrötter avger (E) -betakaryofyllen för att locka nyttiga nematoder. Entomopatogena nematoder i jorden, som den nyttiga organismen Heterorhabditis bacteriophora , har potential att invadera skadeinsekter där de utsöndrar symbiotiska bakterier. Bakteriepartnerna dödar insektsvärden och nematoderna förökar sig i kadavern. Detta verkade vara en rimlig strategi för att bekämpa den västra majsrotmasken.

"Tyvärr, nematoderna minskade ofta inte Diabrotica befolkningen väldigt mycket, men det var inte klart varför det var så. Tack vare det nuvarande arbetet, vi kan nu diagnostisera exakt varför den biologiska kontrollen är ineffektiv. Rotmasken är alldeles för väl skyddad med växtens egna försvar. Ett annat sätt att kontrollera rotmasken är att föda upp majs för mer bensoxazinoidförsvar. Enligt de nya rönen, detta kommer inte heller att ha någon större effekt på Diabrotica på grund av deras motståndskraft mot dessa kemiska föreningar, och till och med gör saker värre genom att göra Diabrotica mer motståndskraftig mot nematoder och eventuellt andra biologiska kontroller, Jonathan Gershenzon från Max Planck Institute for Chemical Ecology sammanfattar.

Dessa misslyckade tillvägagångssätt med biologiska kontroller och växter med höga bensoxazinoidkoncentrationer har gjort att forskarna har fastnat mellan Scylla och Charybdis och visa hur svår rotmasken är att bekämpa. Forskarna ska nu försöka identifiera de gener eller enzymer som gör att rotmaskarna kan överlista majsförsvar för att säkerställa sin egen överlevnad. Kanske om dessa gener kan tystas, rotmaskarna blir mottagliga för nematodinfektion.

"Vårt arbete illustrerar hur en specialiserad och mycket destruktiv majsskadegörare har utvecklat förmågan att använda de viktigaste gifterna i sin värdväxt för att undkomma predation från markburna naturliga fiender. Dessa resultat ger en förklaring till den begränsade framgången med biologiska kontrollprogram som riktar sig till västra majsrotmask", säger Christelle Robert. Studien är ett viktigt underlag för fortsatta undersökningar med målet att förbättra bekämpningen av denna stora jordbruksskadegörare avsevärt i framtiden.