Wetenschap
Fruitvliegjesplaag ontmoet zijn evolutionaire match in sluipwesp
Een parasitaire wesp die op de jongen van een vruchtbare fruitvliegplaag jaagt, demonstreert zowel moleculaire evolutie als gedragsaanpassingen in het licht van ecologische druk, zo blijkt uit nieuw onderzoek.
Het onderzoek, gepubliceerd in eLife , wordt door de redactie beschreven als waardevol werk, met overtuigend bewijs dat suggereert dat de wesp Trichopria drosophilae (T. drosophilae) een krachtig biologisch wapen zou kunnen zijn om Drosophila suzukii (D. suzukii) te bestrijden, een fruitvlieg die schade toebrengt aan kersen, bosbessen, perzik-, druiven- en andere fruitgewassen wereldwijd.
De D. suzukii fruitvlieg komt oorspronkelijk uit Azië, maar heeft zich de afgelopen tien jaar over de hele wereld verspreid. Het tast een breed scala aan fruitsoorten aan en heeft een zware economische tol geëist van de fruit- en wijnproducenten. Ondanks de dringende behoefte aan biologische bestrijding zijn er maar weinig fruitvliegparasieten die de verdediging van D. suzukii kunnen omzeilen.
"We wilden natuurlijke parasieten van D. suzukii identificeren en leren hoe ze de aanzienlijke verdedigingsmechanismen van de plaag overwinnen", zegt eerste auteur Lan Pang, een postdoctoraal onderzoeker aan het Institute of Insect Sciences, Zhejiang University, Hangzhou, China. "Ondanks de grote economische behoefte aan biologische bestrijding van dit plaaginsect, zijn eerdere zoekinspanningen in China niet succesvol geweest."
Om de natuurlijke parasieten van D. suzukii te identificeren, hebben Pang en collega's verschillende vallen opgezet op verschillende locaties in Oost-China, waaronder Hangzhou, Ningbo en Taizhou, waar bekend is dat de soort sterk verspreid is. Ze wisten dat als ze de fruitvliegjes naar binnen konden lokken, hun roofdieren ook zouden volgen, dus vulden ze de vallen met de favoriete fruitsnacks van de vliegen:bananen, kersen en druiven.
Toen het team in de vallen keek, vonden ze twee soorten sluipwespen:T. drosophilae, die fruitvliegpoppen parasiteert (het stadium vlak voordat ze volwassen worden), en Asobara japonica, die fruitvlieglarven in een vroeg stadium parasiteert. Meerdere onderzoeken hebben al aangetoond dat T. drosophilae een succesvolle parasiet is op de jongen van D. suzukii, maar de mechanismen die aan dit succes ten grondslag liggen, zijn nog niet vastgesteld. Dit, gecombineerd met het feit dat het team een veel groter aantal van deze parasieten in hun vallen aantrof, bracht hen ertoe zich voor hun onderzoek te concentreren op T. drosophilae.
Om te begrijpen hoe T. drosophilae de verdediging van D. suzukii overwint, voerde het team een reeks genetische, moleculaire en gedragsstudies uit. Uit hun analyses bleek dat de wespen geëvolueerd zijn om zowel gif als gespecialiseerde cellen te produceren die de ontwikkeling van een fruitvliegpop tegenhouden en de vertering van het lichaam van de pop versnellen. Samen zorgen deze twee aanpassingen voor meer voeding voor de jongen van de wespen wanneer ze in een pop uitkomen.
"Vrouwelijke wespen gebruiken het stro-achtige orgaan dat ze gebruiken om hun eieren te leggen om de vliegenpop te 'proeven' en te bepalen of een andere soort parasiet daar het eerst was", legt Pang uit. "Ze zullen verder trekken als er nakomelingen van een andere parasietsoort aanwezig zijn, omdat de andere parasiet met zijn jongen zou concurreren om voedsel."
Pang voegt eraan toe dat de wespen echter interessant genoeg hun eieren zullen leggen op fruitvliegpoppen die al andere T. drosophilae-eieren bevatten, ook al zou uiteindelijk maar één jonge wesp overleven. Uit het onderzoek bleek dat het hebben van meerdere T. drosophilae-eieren op één enkele fruitvliegpop ervoor zorgde dat deze sneller werd opgegeten door de wespenlarven toen ze uitkwamen.
"Een verdubbeling leidt waarschijnlijk tot de extra introductie van gif en gespecialiseerde cellen om de wespenlarven te helpen de pop sneller te verteren, waardoor de beschikbare voeding wordt gemaximaliseerd, vooral bij oudere poppen met minder middelen", zegt co-senior auteur Shuai Zhan, een professor aan het CAS Center for Excellence in Molecular Plant Sciences, Chinese Academie van Wetenschappen, Shanghai, China. "Dit superparasitisme kan helpen compenseren voor het onvermogen van de vrouwelijke wespen om jonge poppen als gastheer voor hun jongen te herkennen."
De studie suggereert dat de wespen een nuttig biologisch controlemiddel zouden kunnen zijn om kwetsbare fruitgewassen tegen D. Suzukii te beschermen.
"Onze studie ontrafelt hoe parasitaire wespen zichzelf bewapenen om de formidabele verdediging van hun gastheren te overwinnen", concludeert senior auteur Jianhua Huang, professor aan het Institute of Insect Sciences van de Universiteit van Zhejiang. "Het levert ook bewijs van de ingewikkelde coördinatie tussen genetische, moleculaire en gedragsmatige aanpassingen die het evolutionaire succes van de wespen bepalen."