En parasitgeting som jagar ungar av en fruktfluga skadedjur visar både molekylär evolution och beteendeanpassningar inför ekologiska påfrestningar, enligt ny forskning.
Studien, publicerad i eLife , beskrivs av redaktionen som värdefullt arbete, med övertygande bevis som tyder på att getingen Trichopria drosophilae (T. drosophilae) kan vara ett potent biologiskt vapen för att kontrollera Drosophila suzukii (D. suzukii), en fruktfluga som skadar körsbär, blåbär, persika, vindruvor och andra fruktgrödor över hela världen.
Fruktflugan D. suzukii har sitt ursprung i Asien men har spridit sig över hela världen under det senaste decenniet. Den angriper ett brett utbud av frukt och har tagit hårt ekonomiskt hårt på frukt- och vinproducenter. Trots det akuta behovet av biologiska kontroller finns det få fruktflugaparasiter som kan kringgå D. suzukiis försvar.
"Vi bestämde oss för att identifiera naturliga parasiter av D. suzukii och lära oss hur de övervinner skadedjurets betydande försvar", säger förstaförfattaren Lan Pang, en postdoktor vid Institutet för insektsvetenskap, Zhejiang University, Hangzhou, Kina. "Trots det stora ekonomiska behovet av biologiska kontroller för denna skadeinsekt, har tidigare sökinsatser varit misslyckade i Kina."
För att identifiera de naturliga parasiterna hos D. suzukii, satte Pang och kollegor upp flera fällor på olika platser i östra Kina, inklusive Hangzhou, Ningbo och Taizhou, där arten är känd för att vara kraftigt spridd. De visste att om de kunde locka in fruktflugorna, så skulle deras rovdjur också följa efter, så de fyllde fällorna med flugornas favoritfruktsnacks – bananer, körsbär och vindruvor.
När teamet tittade i fällorna hittade de två arter av parasitgetingar:T. drosophilae, som parasiterar på puppor av fruktflugor (stadiet precis innan de blir vuxna), och Asobara japonica, som parasiterar fruktflugelarver i tidigt skede. Flera studier har redan etablerat T. drosophilae som en framgångsrik parasit på ungar av D. suzukii, men de mekanismer som ligger till grund för denna framgång har inte fastställts. Detta, i kombination med det faktum att teamet hittade ett mycket högre antal av dessa parasiter i sina fällor, fick dem att fokusera på T. drosophilae för sin studie.
För att förstå hur T. drosophilae övervinner D. suzukiis försvar, genomförde teamet en serie genetiska, molekylära och beteendestudier. Deras analyser visade att getingarna har utvecklats till att producera både gift och specialiserade celler som stoppar utvecklingen av en fruktflugepuppa och påskyndar matsmältningen av puppans kropp. Tillsammans ger dessa två anpassningar mer näring till getingarnas ungar när de kläcks i en puppa.
"Getinghonor använder det halmliknande organ de använder för att lägga sina ägg för att "smaka" flugpuppan och avgöra om en annan parasitart kom dit först, förklarar Pang. "De kommer att gå vidare om en annan parasitarts avkomma finns eftersom den andra parasiten skulle konkurrera med sina ungar om mat."
Pang tillägger att intressant nog kommer getingarna att lägga sina ägg på fruktflugepuppor som redan har andra T. drosophilae-ägg på sig, även om bara en ung geting i slutändan skulle överleva. Studien visade att man hade flera T. drosophilae-ägg på en enda fruktflugepuppa, vilket säkerställde att den åts snabbare av getinglarverna när de kläcktes.
"En fördubbling leder sannolikt till ytterligare införande av gift och specialiserade celler för att hjälpa getinglarverna att snabbare smälta puppan, vilket maximerar den näring som finns tillgänglig, särskilt hos äldre puppor med sämre resurser", säger medförfattaren Shuai Zhan, professor vid CAS Center for Excellence in Molecular Plant Sciences, Chinese Academy of Sciences, Shanghai, Kina. "Denna superparasitism kan hjälpa till att kompensera för getinghonornas oförmåga att känna igen unga puppor som värdar för sina ungar."
Studien tyder på att getingarna kan vara ett användbart biologiskt kontrollverktyg för att skydda känsliga fruktgrödor från D. Suzukii.
"Vår studie avmystifierar hur parasitgetingar beväpnar sig för att övervinna sina värdars formidabla försvar", avslutar seniorförfattaren Jianhua Huang, professor vid Institute of Insect Sciences vid Zhejiang University. "Det ger också bevis på den intrikata koordinationen mellan genetiska, molekylära och beteendemässiga anpassningar som driver getingarnas evolutionära framgång."
Mer information: Lan Pang et al, Koordinerade molekylära och ekologiska anpassningar ligger till grund för en mycket framgångsrik parasitoid, eLife (2024). DOI:10.7554/eLife.94748.1
Journalinformation: eLife
Tillhandahålls av eLife
