De westelijke maïswortelworm blijft in Europa in opkomst. Waarom pogingen om deze gewasplaag biologisch aan te pakken door het toepassen van entomopathogene nematoden zijn mislukt, kan nu worden verklaard door de verbazingwekkende verdedigingsstrategie van dit insect. In hun nieuwe studie wetenschappers van de Universiteit van Bern, Zwitserland, en het Max Planck Instituut voor Chemische Ecologie in Jena, Duitsland, laten zien dat de wortelwormlarven in staat zijn om plantenverdedigingsstoffen uit maïswortels te sekwestreren in een niet-toxische vorm en de gifstoffen kunnen activeren wanneer ze ze nodig hebben om zichzelf te beschermen tegen hun eigen vijanden.

De westelijke maïswortelworm ( Diabrotica virgifera virgifera ) is een verwoestende plaag van maïsplanten, die zich over heel Europa heeft verspreid. Uit de plaagmonitoring van dit jaar in Duitsland bleek dat het aantal in vallen gevangen kevers opnieuw is toegenomen in vergelijking met het voorgaande jaar. Het insect komt oorspronkelijk uit Midden-Amerika, van waaruit het zich sinds de jaren vijftig invasief door Noord-Amerika verspreidde. Landbouwautoriteiten in de VS schatten dat de westelijke maïswortelworm jaarlijks voor miljarden dollars schade veroorzaakt.

Planten passen geavanceerde verdedigingsstrategieën toe om de vele soorten insecten af ​​te weren die geïnteresseerd zijn in het eten van hun voedzame bladeren of wortels. Onderzoekers uit Bern en Jena hebben nu het geval van een keverlarve onderzocht, die de afweer van de plant exploiteert voor eigen gebruik. Maïsplanten slaan in hun wortels afweerstoffen op die bekend staan ​​als benzoxazinoïden in een niet-toxische vorm. Als herbivoren de planten aanvallen, deze moleculen worden snel afgebroken tot verbindingen die giftig zijn voor de meeste insecten. "We konden aantonen dat de westelijke maïswortelworm een ​​giftige benzoxazinoïde stabiliseert door een suikermolecuul toe te voegen. Dit gemodificeerde molecuul wordt direct gebruikt om nematoden te houden, gebruikt als biologische controle, weg. Bovendien, wortelwormen kunnen een tweede plantaardig benzoxazinoïde stabiliseren, de niet-giftige vorm in hun lichaam vast te leggen, en activeer het bij nematodenaanval", legt eerste en hoofdauteur Christelle Robert uit, die dit project in Jena initieerde en het voortzette aan de Universiteit van Bern. Vandaar, de wortelworm gebruikt ooit een dubbele strategie om de afweer van de plant te gebruiken voor zijn eigen bescherming.

Biologische bestrijding met aaltjes leek ooit een veelbelovend alternatief voor het gebruik van chemische bestrijdingsmiddelen. Eerdere studies waarbij wetenschappers van het Max Planck Instituut voor Chemische Ecologie betrokken waren, hadden ontdekt dat maïswortels (E)-beta-caryofylleen uitstoten om nuttige nematoden aan te trekken. Entomopathogene nematoden in de bodem, zoals het heilzame organisme Heterorhabditis bacteriophora , hebben het potentieel om plaaginsecten binnen te vallen waar ze symbiotische bacteriën afscheiden. De bacteriële partners doden de insectengastheer en de nematoden vermenigvuldigen zich in het kadaver. Dit leek een redelijke strategie om de westelijke maïswortelworm te bestrijden.

"Helaas, de aaltjes verminderden vaak niet Diabrotische bevolking zeer, maar het was niet duidelijk waarom dit het geval was. Dankzij het huidige werk we kunnen nu precies vaststellen waarom de biologische bestrijding inefficiënt is. De wortelworm is gewoon te goed beschermd met de eigen afweer van de plant. Een andere manier om de wortelworm te bestrijden is om maïs te kweken voor meer benzoxazinoïde verdedigingen. Volgens de nieuwe bevindingen dit zal ook niet veel effect hebben op Diabrotische vanwege hun weerstand tegen deze chemische verbindingen, en maakt de zaken zelfs erger door te maken Diabrotische beter bestand tegen nematoden en mogelijk andere biologische bestrijdingsmiddelen, " Jonathan Gershenzon van het Max Planck Instituut voor Chemische Ecologie vat het samen.

Deze onsuccesvolle benaderingen met biologische controles en planten met hoge benzoxazinoïdeconcentraties hebben ervoor gezorgd dat de wetenschappers tussen Scylla en Charybdis en laten zien hoe moeilijk de wortelworm te bestrijden is. De wetenschappers zullen nu proberen de genen of enzymen te identificeren die de wortelwormen in staat stellen om de maïsafweer te slim af te zijn om hun eigen overleving te verzekeren. Misschien als deze genen tot zwijgen kunnen worden gebracht, de wortelwormen worden vatbaar voor nematodeninfectie.

"Ons werk illustreert hoe een gespecialiseerde en zeer destructieve maïsplaag het vermogen heeft ontwikkeld om de belangrijkste gifstoffen van zijn waardplant te gebruiken om te ontsnappen aan predatie door natuurlijke vijanden in de bodem. Deze resultaten bieden een verklaring voor het beperkte succes van biologische bestrijdingsprogramma's gericht op de westelijke maïswortelworm", zegt Christelle Robert. Het onderzoek vormt een belangrijke basis voor verder onderzoek met als doel de bestrijding van deze grote landbouwplaag in de toekomst aanzienlijk te verbeteren.