Bladlöss spottar upp sig mot växternas inbyggda försvar

Forskare har upptäckt att resistensgenen SLI1 i växten backtrav skyddar mot angrepp från persikbladlöss och två andra sorters växtlöss. Tobaksmjöllöss och kålbladlöss är först opåverkade av SLI1-genen, men sen förändras festandet snabbt till en ovanlig spottritual.

Blad- och mjöllöss är allmänt utbredda på växter och jordbruksgrödor. De livnär sig på växtsaft, men sprider också virus. Krav på att minska användning av insektsmedel i jordbruket har ökat intresset för de naturliga försvarsmekanismer i växter mot insekts- och virusskador.

Att identifiera den genetiska koden för sjukdomsresistens hos växter är knepigt. En enda gen kan vanligtvis bara erbjuda skydd mot en specifik sjukdom eller parasit. Men den här gången är det annorlunda. SLI1-genen skyddar mot flera obesläktade skadegörare.

Fler floem-födande insekter

Karen Kloth, forskare på Wageningen University & Research i Nederländerna och tidigare postdoktor i Benedicte Albrectsens forskningsgrupp vid Umeå universitet, specialiserar sig på att identifiera resistensgener hos växter. Och det var hon som 2017 upptäckte att genen SLI1 gör modellväxten backtrav (Arabidopsis thaliana) motståndskraftig mot persikbladlus.

I den aktuella studien visar forskarteamet att SLI1-genen endast är aktiv i det så kallade floemet – cellerna som transporterar den sockerrika saften genom växten. De upptäckte också att genen fungerar mot flera andra arter av blad- och mjöllöss – som liksom persikbladlusen föder på floemsaft.

SLI1 minskar aptit och förökning hos löss

– Tobaksmjöllöss och två olika sorters kållöss trivs inte på växter med denna gen. De får färre avkommor och ägg. Med detaljerade beteendestester har vi avslöjat att lössen producerar mer spott och det dröjer längre innan de börjar äta från växter med genen, som verkar ge dem sämre förmåga att ta upp floemsaften, säger Karen Kloth.

Genen fungerar dock inte mot alla sugande växtlöss. Senapsbladlöss visade ett ovanligt beteende som forskarteamet menar är ett sätt att bryta resistensen.

– De injicerade upprepade gånger sina nålliknande mundelar in i floemet och spottade upp till 20 gånger innan de faktiskt började äta av SLI1-plantorna. Detta kan tyda på att upprepad injektion av spott, som vi vet innehåller speciella proteiner, kan hjälpa lössen att övervinna växtens försvar, säger Karen Kloth.

En gen skyddar mot flera olika arter

Men att en enkel gen kan ge skydd mot flera arter av sugande insekter samtidigt, är ny kunskap som ifrågasätter evolutionära teorier. Växtlöss är ett kolossalt problem i Europeisk växtodling och de är svåra att hantera. För förutom den skada de själva orsakar på växten, sprider de växtvirus som är ett stort problem för jordbruket.

Det är därför ganska anmärkningsvärt att upptäcka att en enda gen i backtrav kan ge skydd mot olika arter av växtlöss samtidigt.

– Vi hoppas att ytterligare forskning kan avslöja den underliggande mekanismen så att vi genom växtförädling med denna gen, kan öka motståndskraft i framtida grödor, säger Karen Kloth.

Vetenskaplig artikel:

SLI1 confers broad-spectrum resistance to phloem-feeding insects.(Kloth, KJ, Shah, P, Broekgaarden, C, Ström, C, Albrectsen, BR, Dicke, M)Plant Cell Environment .

Kontakt:

Karen J. Kloth, Laboratory of Entomology, Wageningen University & Research, karen.kloth@wur.nl
Benedicte R. Albrectsen, Umeå Plant Science Centre. Institutionen för fysiologisk botanik. Umeå universitet, albrectsen@umu.se