Frugtfluepest møder sit evolutionære match hos snyltehvepse

En snyltehveps, der forgriber sig på ungerne af en produktiv frugtflueskadegører, viser både molekylær evolution og adfærdsmæssige tilpasninger i lyset af økologiske pres, ifølge ny forskning.

Undersøgelsen, offentliggjort i eLife , beskrives af redaktørerne som værdifuldt arbejde, med overbevisende beviser, der tyder på, at Trichopria drosophilae (T. drosophilae) hvepsen kan være et potent biologisk våben til at kontrollere Drosophila suzukii (D. suzukii), en frugtflue, der skader kirsebær, blåbær, fersken, druer og andre frugtafgrøder verden over.

D. suzukii frugtfluen stammer fra Asien, men har spredt sig over hele kloden i løbet af det sidste årti. Den angriber en bred vifte af frugter og har taget alvorlige økonomiske konsekvenser for frugt- og vinproducenter. På trods af det presserende behov for biologisk bekæmpelse, er der få frugtflueparasitter, der kan omgå D. suzukiis forsvar.

"Vi satte os for at identificere naturlige parasitter af D. suzukii og lære, hvordan de overvinder skadedyrets betydelige forsvar," siger førsteforfatter Lan Pang, en postdoc-forsker ved Institute of Insect Sciences, Zhejiang University, Hangzhou, Kina. "På trods af det store økonomiske behov for biologisk bekæmpelse af dette skadedyr, har tidligere søgebestræbelser været mislykkede i Kina."

For at identificere de naturlige parasitter af D. suzukii opsatte Pang og kolleger flere fælder forskellige steder i det østlige Kina, herunder Hangzhou, Ningbo og Taizhou, hvor arten er kendt for at være stærkt udbredt. De vidste, at hvis de kunne lokke frugtfluerne ind, så ville deres rovdyr også følge efter, så de fyldte fælderne med fluernes yndlingsfrugtsnacks – bananer, kirsebær og druer.

Da holdet kiggede i fælderne, fandt de to arter af snyltehvepse:T. drosophilae, som snylter på frugtfluepupper (stadiet lige før de bliver voksne), og Asobara japonica, som snylter på frugtfluelarver i tidlige stadier. Flere undersøgelser har allerede etableret T. drosophilae som en succesfuld parasit på ungerne af D. suzukii, men de mekanismer, der ligger til grund for denne succes, er ikke blevet bestemt. Dette, kombineret med det faktum, at holdet fandt et meget højere antal af disse parasitter i deres fælder, fik dem til at fokusere på T. drosophilae til deres undersøgelse.

For at forstå, hvordan T. drosophilae overvinder D. suzukiis forsvar, gennemførte holdet en række genetiske, molekylære og adfærdsmæssige undersøgelser. Deres analyser afslørede, at hvepsene har udviklet sig til at producere både gift og specialiserede celler, der stopper udviklingen af ​​en frugtfluepuppe og fremskynder fordøjelsen af ​​puppens krop. Tilsammen giver disse to tilpasninger mere næring til hvepsenes unger, når de klækkes i en puppe.

"Hvepsehun bruger det halmlignende organ, de bruger til at lægge deres æg for at 'smage' fluepuppen og afgøre, om en anden parasitart kom der først," forklarer Pang. "De vil gå videre, hvis en anden parasitarts afkom er til stede, fordi den anden parasit ville konkurrere med sine unger om føde."

Pang tilføjer, at interessant nok vil hvepsene dog lægge deres æg på frugtfluepupper, der allerede har andre T. drosophilae-æg på sig, selvom kun én ung hveps i sidste ende ville overleve. Undersøgelsen viste, at man havde flere T. drosophilae-æg på en enkelt frugtfluepupe, hvilket sikrede, at den blev spist hurtigere af hvepselarverne, når de klækkedes.

"En fordobling fører sandsynligvis til yderligere introduktion af gift og specialiserede celler for at hjælpe hvepselarverne hurtigere med at fordøje puppen og maksimere den tilgængelige ernæring, især hos ældre pupper med dårligere ressourcer," siger co-senior forfatter Shuai Zhan, professor ved CAS Center for Excellence in Molecular Plant Sciences, Chinese Academy of Sciences, Shanghai, Kina. "Denne superparasitisme kan være med til at kompensere for hunhvepsenes manglende evne til at genkende unge pupper som værter for deres unger."

Undersøgelsen tyder på, at hvepsene kunne være et nyttigt biologisk kontrolværktøj til at beskytte sårbare frugtafgrøder mod D. Suzukii.

"Vores undersøgelse afmystificerer, hvordan snyltehvepse bevæbner sig selv for at overvinde deres værters formidable forsvar," konkluderer seniorforfatter Jianhua Huang, professor ved Institut for Insektvidenskab ved Zhejiang Universitet. "Det giver også bevis på den indviklede koordination mellem genetiske, molekylære og adfærdsmæssige tilpasninger, der driver hvepsenes evolutionære succes."

Flere oplysninger: Lan Pang et al., Koordinerede molekylære og økologiske tilpasninger ligger til grund for en meget vellykket parasitoid, eLife (2024). DOI:10.7554/eLife.94748.1

Journaloplysninger: eLife

Leveret af eLife