Het symbiotische geheim van de olijfvlieg ontcijferen

Samenvatting

De olijfvlieg is een grote plaag in het Middellandse Zeegebied, die aanzienlijke schade aan olijfgewassen veroorzaakt en resulteert in jaarlijkse verliezen van bijna € 3 miljard, voornamelijk door het voeden van zijn larven met olijffruit. Recent onderzoek heeft zich gericht op de symbiotische relatie tussen de olijfvlieg en Candidatus Erwinia dacicola, met genetische studies die verschillende haplotypes in verschillende populaties onthullen en mogelijke regiospecifieke benaderingen voor plaagbeheer suggereren op basis van dit diepere begrip.

De olijf fruitvlieg (Bactrocera oleae) is de belangrijkste plaag in olijfgaarden in het Middellandse Zeegebied en wereldwijd.

De schade wordt veroorzaakt door de larven, die zich voeden met de olijfvruchten. Hierdoor ontstaan ​​aanzienlijke kwantitatieve en kwalitatieve verliezen aan vrucht en olie.

Jaarlijks is deze plaag verantwoordelijk voor meer dan 30 procent van de vernietiging van alle mediterrane olijventeelten, wat neerkomt op een jaarlijks verlies van bijna € 3 miljard.

Insecticiden zijn al lang het voornaamste middel tegen de plaag van de olijfvlieg, net als bij veel andere plagen in de olijfboom, zoals de olijfmot.

Milieueffecten, zoals toxiciteit voor niet-doelorganismen, watervervuiling en besmetting van de menselijke voedselketen, hebben geleid tot de recente terugtrekking van een ongekend aantal insecticidecomponenten via de implementatie van de regelgeving van de Europese Unie.

Bovendien heeft het wijdverbreide gebruik van pesticiden in combinatie met de korte levenscyclus van de plaagorganismen geleid tot resistente stammen.

In tegenstelling tot de meeste andere plagen is de olijfvlieg echter vrijwel geheel afhankelijk van een symbiotische bacterie, namelijk Candidatus Erwinia dacicola.

De insectenlarven hebben deze symbiont nodig om zich te voeden met onrijpe groene olijven door de natuurlijke chemische verdedigingsmechanismen van de olijf te overwinnen, zoals oleuropein, en is een belangrijke factor in de ontwikkeling van larven wanneer ze zich voeden met zwarte olijven.

Het verhoogt ook de eiproductie bij volwassen vrouwtjes onder stressvolle omstandigheden.

Vanwege deze unieke relatie tussen insect en bacterie, Ca.E. dacicola is het onderwerp geweest van recent onderzoek naar nieuwe bestrijdingsmethoden.

Er is bijvoorbeeld aangetoond dat bepaalde antimicrobiële stoffen, zoals koperoxychloride en viridiol, de symbiotische relatie kunnen verstoren, wat kan leiden tot een verstoorde ontwikkeling van de larven en een verminderde winterhardheid bij volwassen insecten.

Nieuw onderzoek gepubliceerd in Nature probeert een uitgebreidere kennisbasis te bieden waarop verder kan worden voortgebouwd door de meest gedetailleerde genetische studie uit te voeren naar de olijfvlieg en zijn symbiont.

In het onderzoek werden de biogeografische patronen en genetische diversiteit van beide organismen onderzocht in 54 populaties verspreid over het Middellandse Zeegebied, Afrika, Azië en Amerika.

De onderzoekers identificeerden drie primaire bacteriële haplotypes: htA, htB en htP.

Haplotypen htA en htB domineerden het Middellandse Zeegebied, waarbij htA vooral voorkwam in de westerse bevolking (bijv. Algerije, Marokko en het Iberisch schiereiland) en htB in de oostelijke gebieden (bijv. Israël, Turkije en Cyprus).

Populaties in het centrale Middellandse Zeegebied vertoonden een mengeling van deze haplotypen, wat duidt op een samenvloeiingszone die werd beïnvloed door de migratie en selectie van olijfcultivars.

Archeologisch bewijs suggereert dat olijven gedomesticeerd werden in het oostelijke Middellandse Zeegebied en zich westwaarts verspreidden. De onderzoekers merken op dat de genetische patronen van de olijfvlieg en zijn symbiont overeenkomen met deze bewegingen, wat aangeeft dat menselijke selectie van olijfcultivars waarschijnlijk de verspreiding en aanpassing van de plaag en zijn symbiont beïnvloedde.

De genetische vermenging van de populaties in het centrale Middellandse Zeegebied komt bijvoorbeeld overeen met de vermenging van oostelijke en westelijke olijfbomenlijnen.

Haplotype htP, dat uniek is voor Pakistan, benadrukt eveneens een oude geografische scheiding en evolutionaire divergentie, waarbij de lagere genetische diversiteit van de symbiont ten opzichte van de gastheervlieg duidt op een langdurige associatie die wordt gekenmerkt door selectiedruk.

Ook de populaties in Zuid-Afrika waren verschillend, wat de evolutionaire geschiedenis van de vlieg en zijn gastheer weerspiegelt.

Andere geografisch geïsoleerde populaties, zoals die op Kreta, Californië en Iran, waren bijzonder nuttig bij het modelleren van verspreidings- en aanpassingspatronen.

Kreta herbergt bijvoorbeeld voornamelijk htA, ondanks de nabijheid van oostelijke regio's. Dit komt waarschijnlijk door historische isolatie en beperkte genenstroom.

De populaties in Californië delen een symbiont- en gastheerhaplotype in het oostelijke Middellandse Zeegebied, wat de hypothese ondersteunt van een door de mens veroorzaakte introductie vanuit Turkije.

Ook vertonen Iraanse populaties sterke genetische banden met populaties in het centrale Middellandse Zeegebied, wat wijst op recente introducties en verspreiding in de regio.

De onderzoekers zijn van mening dat dit diepere inzicht in de genetische structuur van olijfvliegpopulaties en hun symbionten kan leiden tot gerichte interventies.

Zo kunnen de verschillende genetische profielen van de Pakistaanse en Zuid-Afrikaanse bevolking regiospecifieke benaderingen noodzakelijk maken.

De studie onderstreepte ook het potentieel van het benutten van symbiontbiologie in plaagbestrijding, bijvoorbeeld door de rol van de bacterie bij het overwinnen van de afweermechanismen van olijven te verstoren.

• Insectenbiochemie en moleculaire biologie