Ny model til analyse af farvesyn hos bladlus

Bladlus er en af ​​de mindst velkomne havegæster. Disse små insekter kan forårsage betydelig skade i landbruget, men hvordan vælger de egentlig deres værtsplanter? Hvad er de grundlæggende mekanismer bag dette? Forskere fra universiteterne i Bonn og Kassel præsenterer nu to nye modeller, som kan bruges til at analysere bladlusfarvesyn og dermed hvordan dyrene reagerer på planter. Dette åbner op for nye muligheder for fremtidig forskning om dette emne - men kan også være relevant for landbrugsapplikationer. Undersøgelsen er blevet offentliggjort i tidsskriftet Philosophical Transactions of the Royal Society B:Biological Sciences .

Det har været kendt i årevis, at bladlus er særligt glade for farven gul, hvorfor gule farvefælder nogle gange bruges i landbruget til at overvåge bladlusene i afgrøder. Til deres nuværende undersøgelse indsatte forskerne i alt mere end 200 farvefælder med omkring 70 forskellige farver i marken i to på hinanden følgende fjedre.

Ved hjælp af et lysspektrometer målte de de såkaldte reflektansspektre for de enkelte farver for hver bølgelængde. "Spektrometret giver os mulighed for objektivt at kvantificere farverne. Dette er vigtigt, fordi mennesker opfatter farver helt anderledes end insekter - så vi kan ikke stole på vores øjne for det," siger studieleder prof. dr. Thomas F. Döring fra instituttet of Crop Science and Resource Conservation (INRES) ved universitetet i Bonn.

Refleksionsdataene og adfærdsdataene, det vil sige antallet af fangede bladlus pr. fælde, dannede så grundlaget for to matematiske modeller. Målet var at korrelere reflektans og adfærdsdata, og på den måde finde ud af hvilke bølgelængder, der er afgørende for bladlusens respons.

To modeller med lignende resultater

I den første model indarbejdede forskerne allerede kendte data om, hvilke fotoreceptorer der stimuleres, når bladlus søger efter føde. Den anden model klarede sig uden de fysiologiske data og tog kun hensyn til dyrenes adfærd og de målte reflektansdata pr. farve. Til denne model anvendte forskerne en særlig statistisk metode kaldet partiel mindste kvadraters regression (PLSR).

Begge modeller kom til lignende konklusioner. For det første bekræftede de bladlusens præference for farven gul. For det andet foreslog begge modeller en specifik neural mekanisme, der styrer den visuelle adfærd hos bladlus. "Det faktum, at resultaterne af begge evalueringer i sidste ende var så ens, overraskede os," siger Dr. Sascha M. Kirchner fra University of Kassel. "Men resultatet er så stærkt, at det ikke kan være en matematisk artefakt."

En konklusion fra forskerne:Selv for bladlusarter, for hvilke der indtil videre ikke er fysiologiske data tilgængelige, kan den nye evalueringsmetode sammen med udvalgte farvestimuli være med til at give mere præcis information om visuel adfærd. "På denne måde kan vi måske undgå dyre elektrofysiologiske undersøgelser af dyrene i fremtiden," påpeger Döring, medlem af det tværfaglige forskningsområde "Sustainable Futures" og PhenoRob Cluster of Excellence ved universitetet i Bonn.

Bro mellem biologi og landbrug

Med deres undersøgelse kombinerer forskerne biologisk og landbrugsforskning på en særlig måde. I neurobiologi tjener bladlus normalt ikke som modelorganismer til at studere grundlæggende mekanismer. I landbruget anvendes sådanne adfærdsanalyser dog ofte ikke på grund af deres detaljeringsgrad. "Vi forsøgte at bygge bro mellem anvendt videnskab og grundforskning i vores undersøgelse," siger feltøkolog Thomas Döring.

Konkret kan de nye modeller være med til at optimere eksisterende landbrugspraksis, såsom såkaldte mulching-metoder, der kan ændre den visuelle baggrund for afgrøder og dermed "skjule" værtsplanter for skadedyr. Resultaterne kunne også være relevante for forsøg på at ændre bladfarve, fx gennem avl eller særlig gødskning. Den nuværende undersøgelse viser allerede, at hvedeblade er mere attraktive for bladlus, når de befrugtes med lave niveauer af nitrogen, end når de behandles mere intensivt med nitrogen.

Hvorfor gul?

Spørgsmålet er stadig åbent om, hvorfor bladlus faktisk har sådan en præference for gul - deres føde er trods alt grønne planteblade. "Vi kan nu forklare dette fysiologisk, men den underliggende fordel for bladlusene er stadig uklar," siger Thomas Döring.

I fremtidige undersøgelser vil han og hans kolleger gerne undersøge effekten af ​​UV-lys nærmere, hvilket er interessant både til anvendelser inden for afgrødebeskyttelse og ud fra et biologisk perspektiv.

Derudover giver undersøgelsen foreløbige beviser for, at nogle bladlusarter reagerer noget anderledes end flertallet. Om denne adfærd er fundamentalt anderledes, skal også afklares i nærmere undersøgelser. + Udforsk yderligere

Bladlus manipulerer deres mad