M jak mszyca czy C jak chrząszcz? Kolejność pojawiania się szkodników ma duże znaczenie dla upraw
Każdego roku około 2,5 % europejskich upraw ginie w wyniku aktywności owadów, takich jak mszyce, larwy chrząszczy czy gąsienice. Zakłada się, że ta liczba jeszcze wzrośnie w wyniku zmiany klimatu. Jednocześnie pojawia się coraz większa presja na rolników, by wycofywali ze swoich pól pestycydy, które są szkodliwe dla środowiska i negatywnie wpływają na ekologię. Hodowla roślin o zwiększonej odporności na szkodniki może okazać się istotnym elementem dążenia do realizacji celów UE w zakresie ochrony środowiska i zapewnienia bezpieczeństwa żywnościowego. W ramach projektu MULTIATTACK, wspieranego przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych, zbadano, w jaki sposób rośliny organizują obronę przed licznymi roślinożernymi przedstawicielami gromady owadów. „Robocza hipoteza zakładała, że rośliny dostosowują się do typowej kolejności pojawiania się roślinożerców na polu”, wyjaśnia koordynator projektu Erik Poelman. „Tu rodzi się pytanie, jak reakcja rośliny na pierwszego roślinożercę wpływa na jej odporność na drugiego, trzeciego, czwartego i kolejnych napastników?”
Broń chemiczna
Cykl życiowy różnych gatunków owadów określa, kiedy będą żywić się rośliną w okresie wegetacji. Obecność niektórych owadów na roślinie może również wpływać na przybywanie innych szkodników, które mogą wyczuwać sprzyjającą okazję lub chcieć uniknąć konkurencji. Gdy roślina jest atakowana przez roślinożernego owada, może zareagować na wiele sposobów. Rozpoznając rodzaj szkód wyrządzonych przez roślinożerne owady lub związki chemiczne występujące w ich ślinie, roślina może przystosować swoją reakcję obronną do danego agresora. Działania mogą obejmować nasilenie produkcji pomocniczych związków chemicznych, które sprawią, że roślina przestanie smakować atrakcyjnie lub zacznie przyciągać drapieżniki atakujące szkodniki. Roślina może też wyhodować włoski o większych możliwościach obronnych lub postarać się o grubszy nabłonek liści. Taka obrona wymaga zużycia cennych zasobów, ale jeśli zadziała, może chronić nie tylko przed jednym napastnikiem, lecz także przed następnymi. Aby lepiej zrozumieć tę strategię, Poelman i jego zespół z Uniwersytetu Wageningen wystawili rośliny z rodziny kapustowatych, takie jak gorczyca i kapusta, na atak szkodników, które pojawiały się w szklarniach w różnej kolejności, jednocześnie mierząc stopień odporności rośliny na różne kombinacje ataków. Druga seria eksperymentów przeprowadzonych w terenie sprowadzała się do cotygodniowego monitorowania kolejnych fal roślinożernych owadów i obserwacji zmian w ich społeczności. Zespół odkrył, że rośliny najlepiej przystosowały się do najbardziej typowych sekwencji kolejnych roślinożerców. Gatunek poprzedniego roślinożercy w dużym stopniu determinuje, jak mocny odpór może dać roślina atakom nowego napastnika. „Rośliny przewidują, co wydarzy się w przyszłości”, mówi Poelman. „Uważamy, że rośliny doskonale radzą sobie z planowaniem ryzyka. Radzą sobie ze strategią podobnie jak gracze w Tetrisa. Są w stanie dostosować swoją strategię do aktualnego problemu, uwzględniając to, co może się wydarzyć w przyszłości.”
Nowe odmiany
Poelman mówi, że przyszłe badania pozwolą sprawdzić, czy pokrewne gatunki roślin przewidują podobne sekwencje roślinożerców i czy te, które wyewoluowały w środowisku, gdzie kolejność przybywania roślinożernych gatunków jest mniej przewidywalna, wykazują większą elastyczność w zakresie wykorzystywanych działań obronnych. Odkrycia sugerują, że wystawiając rośliny na kontakt z jednym roślinożernym owadem, rolnicy będą mogli wywołać odporność na bardziej szkodliwe gatunki, które pojawią się w przyszłości. „To wniosek, który może rolników nieco przerazić, ale w pewnym sensie roślinożerne szkodniki mogą być korzystne dla ich upraw”, zauważa Poelman. „Pomimo tego, że kłóci się to z tradycyjnym pojmowaniem”. Uczony dodaje: „Będziemy musieli zacząć myśleć o hodowli odmian zdolnych do radzenia sobie z wieloma roślinożercami. Obecnie w hodowli traktuje się je jako niezależne problemy, a nam udało się wykazać, że problemy te silnie od siebie zależą”.
Słowa kluczowe
MULTIATTACK, roślina, kapustowate, owady, roślinożerne, pestycydy, szkodniki, strategia obronna, hodowla
