Nowe ustalenia pokazują podatność przędziorkowatych na zakażenie bakteryjne, która może być korzystna dla rolnictwa

Pasożytując na roślinach, przędziorkowate przekłuwają komórki i wysysają ich zawartość, co prowadzi do uszkodzenia liści, których powierzchnia fotosyntetyczna się zmniejsza wraz z postępem żerowania. Utrata wody może wymknąć się spod kontroli, przez co zarówno tempo fotosyntezy, jak i stan wody w liściach ulega obniżeniu wraz ze zwiększaniem się uszkodzeń wyrządzanych przez przędziorkowate.

Populacje roztoczy są utrzymywane pod kontrolą przez pogodę, stan gospodarza oraz naturalnych drapieżników. Skuteczność tych ostatnich znacznie się obniża w czasie suszy lub bardzo gorących okresów. Spora część niezwykle ważnych drapieżników utrzymujących liczebność roztoczy poniżej szkodliwego poziomu nie funkcjonuje dobrze w wysokich temperaturach. Często pozostawiają roślinę, wybierając opadłe liście lub inne bardziej osłonięte miejsca albo przechodzą w stan uśpienia.

Prócz tego, że przędziorkowate są dobrze przystosowane i szybko – często w obrębie jednego okresu wegetacyjnego – rozwijają odporność na pestycydy, które nasilają problem z powodu niszczenia populacji drapieżników żerujących na roztoczach, eliminując w ten sposób naturalne mechanizmy kontroli przędziorkowatych, co stwarza im tym samym jeszcze lepsze warunki do gwałtownego rozwoju populacji. Poszukiwanie alternatywnej metody kontroli

Opublikowany niedawno przez Royal Society artykuł przedstawia badania nad reakcjami roztoczy na bakterie. Współautorem jest naukowiec finansowany ze środków UE za pośrednictwem indywidualnego stypendium w ramach działań Marie Skłodowska-Curie (MSCA), z projektu DOGMITE. Zespół donosi, że roztocza zarażone bakteriami Gram-dodatnimi i Gram-ujemnymi cechują się wysoką umieralnością w porównaniu do osobników kontrolnych (zarówno w przypadku zarażenia symulowanego, jak i zarażenia zabitymi termicznie bakteriami).

Przędziorkowate nie uruchomiły indukowanej reakcji immunologicznej na zakażenie bakteryjne. Dorosłe samice T. urticae, do których należą przędziorkowate chmielowca, zostały zakażone E. coli oraz B. megaterium za pomocą iniekcji. Transkrypty RNA wytworzone przez genom poddano analizie po upływie 3, 6 i 12 godzin od zakażenia.

Mimo iż osobnicze porównania transkryptomiczne między roztoczami po iniekcji i bez iniekcji wykazują odmienną ekspresję, zespół ustalił brak spójnej reakcji na iniekcję we wszystkich punktach czasowych i metodach postępowania. To wydaje się wskazywać na to, że zranienie nie wywołuje reakcji immunologicznej. Proliferacja bakterii w roztoczach utrzymywała się na stałym poziomie przez 4 dni po iniekcji, co znalazło odzwierciedlenie w profilu umieralności. Według zespołu dowodzi to wyraźnie, że roztocza nie posiadają odporności ani mechanizmów tolerancji oraz że niekontrolowana proliferacja bakterii spowodowała zaobserwowany wskaźnik umieralności.

Jak wyjaśniają naukowcy: „Wykazaliśmy, że układ obronny T. urticae zdecydowanie nie radzi sobie z zakażeniami bakteryjnymi, które są nieszkodliwe dla Drosophila i innych szczękoczułkowców, takich jak kleszcze (…), zajmujących całkowicie odmienną niszę ekologiczną, a mianowicie ptasie odchody oraz inne substraty podatne na proliferację bakterii i infekcje bakteryjne”.

Dlaczego przędziorkowate są wrażliwe na bakterie?

Aseptyczny charakter źródła żerowania przędziorkowatych potwierdza charakterystyka porównawcza bakterii jelitowych w dwóch badanych gatunkach roztoczy, która według naukowców różni się o kilka rzędów wielkości. Ta cecha ekologiczna, która eliminuje konieczność stałego równoważenia interakcji bakteryjnych, może zmniejszać nacisk na ewoluowanie lub utrzymywanie indukowanej transkrypcyjnie i regulowanej reakcji.

Autorzy podkreślają, że inne badania zajmujące się odpornością w przypadku porównywalnych reżimów dietetycznych u stawonogów dostarczą klarowniejszych odpowiedzi na temat sił powodujących zbieżne degenerowanie tego rodzaju reakcji immunologicznej. Najnowsze prace wykazały, że prócz mszyc, inne pluskwiaki, takie jak białe muszki i koliszki, posiadają ograniczoną florę bakteryjną jelit zarówno w populacjach laboratoryjnych, jak i naturalnych. To oznacza, że mogą być także podatne na infekcje bakteryjne, co otwiera możliwości skutecznej kontroli, przy jednoczesnym ograniczeniu niezbędnych ilości pestycydów.

Celem projektu DOGMITE (The unique dioxygenases of phytophagous spider mites: new enzyme players in plant-herbivore interactions?) jest między innymi otwarcie możliwości interesujących zastosowań biotechnologicznych, które być może wykroczą daleko poza rolnictwo.

Działania Marie Skłodowska-Curie – pobudzanie unijnych prac badawczych

Dzisiaj, 7 listopada 2017 r., przypada 150 rocznica urodzin Marii Skłodowskiej-Curie. Dwadzieścia lat temu, UE rozpoczęła program Działania Marie Skłodowska-Curie nazwany jej imieniem i od tamtej pory ze wsparcia skorzystało ponad 100 000 naukowców. Program zapewnia wsparcie finansowe kariery naukowej na każdym szczeblu – od doktorantów po bardzo doświadczonych naukowców – zachęcając do transnarodowej, międzysektorowej i interdyscyplinarnej mobilności.

Więcej informacji:
strona projektu w serwisie CORDIS
Działania Marie Skłodowska-Curie w skrócie – materiał wideo