A levéltetvek jelentős kártevők a mezőgazdaság, a kertészet, valamint az erdészet területén is, mivel nem csupán fizikai károsodást okoznak, hanem növényi patogén vírusokat is terjesztenek. Az éghajlatváltozás hatására történő terjedésük mértékét és dinamikáját eddig nem vizsgálták kellőképpen.
A gabonakártevőként ismert faj már kukoricában is terjed
A kártevők, azon belül pedig a rovarkártevők populációjának terjedése az éghajlatváltozás következményeként az egyik legfontosabb és legösszetettebb kérdéskör a modern mezőgazdaság és élelmiszer-termelés területén. Mindez új és fejlett monitorozótechnológiák alkalmazását, továbbá korszerű módszerek kifejlesztését igényli, amelyek képesek feltárni a terjedés ütemét befolyásoló mechanizmusokat, valamint a lehetséges kezelési opciókat.
A zöld kukorica-levéltetű (Rhopalosiphum maidis Fitch), amely a gabonafélék egyik globálisan, különösen az észak-amerikai kukoricatermesztésben elterjedt kártevője, az elmúlt öt évben jelentős növekedést mutatott populációja tekintetében a közép-európai kukoricaföldeken, így Magyarországon is. Az elmúlt időszakban különösen Németországban, Lengyelországban, Magyarországon, valamint 2019-től kezdődően Romániában figyelték meg a populációk robbanásszerű növekedését és jelentős kártételét.
Mivel a kukorica képezi a levéltetű egyik legfontosabb gazdanövényét, és számos európai országban ez az egyik legnagyobb volumenű mezőgazdasági kultúra, a kártevő terjedése és az általa okozott károk várhatóan milliárdos nagyságrendű gazdasági veszteségeket okoznak a közeljövőben.
A levéltetvek szorosan evolúciós kapcsolatban állnak bakteriális szimbiontákkal. Ezek közül néhány elsődleges (obligát) szimbionta, mint például a Buchnera aphidicola. Emellett számos másodlagos (fakultatív) szimbiontafajjal is kialakítanak mutualista kapcsolatokat, mint a Serratia symbiotica, a Wolbachia fajok, a Hamiltonella defensa és a Regiella insecticola, amelyek további alkalmazkodási mechanizmusokat biztosíthatnak számukra. Csak néhány korábbi tanulmány foglalkozott annak lehetőségével, hogy ezek az endoszimbionta baktériumközösségek valóban szerepet játszhatnak – vagy ténylegesen játszanak is – a levéltetvek alkalmazkodásával kapcsolatos különböző tulajdonságok kifejeződésében, beleértve a magas és alacsony hőmérséklettel szembeni toleranciát, valamint a gazdanövényhez való alkalmazkodást.
A kutatás célja
Kutatásunkban a következő kérdésekre kerestük a választ: Befolyásolják-e a fent említett tényezők, különösen az éghajlati viszonyok a zöld kukorica-levéltetű endoszimbionta (mind obligát, mind fakultatív) baktériumközösségének összetételét? Amennyiben igen, akkor ezek a tényezők összefüggésbe hozhatók-e a tetvek gyors elterjedésével és populációnövekedésével?
A 2020–2025 közötti időszakban Románia és Magyarország különböző, földrajzilag és klimatikusan eltérő kukoricatábláiról gyűjtöttünk mintákat június és júliusi időszaktól kezdődően, a kukorica virágzásának idején. Minden régió esetében 2-2 kukoricatáblát választottunk ki, amelyekről a mintagyűjtés zajlott. Az első mintákat mindig a kukoricatáblák szegélyeitől 10 méterre kezdtük gyűjteni, hogy minimalizáljuk a szegélyhatást. Egy mintának a 10 kukoricanövényről begyűjtött levéltetű-egyedszám felelt meg (kb. 50 egyed/minta).
A mintákat 95%-os etanollal töltött 0,5 milliliteres Eppendorf-csövekbe gyűjtöttük, majd a későbbi feldolgozásig és genetikai elemzésekig -80 °C-on tároltuk. A levéltetvek baktériumszimbiontáinak genetikai elemzését Illuminával (Illumina amplicon sequencing) végeztük a V3-V4 régiók 16S rRNS génvizsgálatával, OTU-rendszerben (operational taxonomic units), amelyben 97% nukleotidszekvencia-azonosságot követtünk. A domináns baktériumfajok teljes genomszekvenciáját új generációs szekvenálási módszerrel (Illumina MiSeq) határoztuk meg.
A fertőzött kukoricatáblák száma 2020-tól kezdődően növekvő tendenciát mutatott. Kezdetben, 2020-ban csupán négy tábla volt enyhén fertőzött levéltetvekkel, ezt követően azonban folyamatos növekedés volt megfigyelhető egészen 2024-ig, amikor már valamennyi kukoricatábla és azokban minden vizsgált parcellarész fertőzött volt. Súlyos fertőzést figyeltünk meg, amelynek során szinte minden növény – különösen a tábla széleitől kezdődően – jól fejlett levéltetű-kolóniákkal volt borítva, ami egyidejűleg jelentős terméskárosodással járt.
A gyors európai terjedésnek megvan a magyarázata
Korábbi tanulmányainkban kimutattuk, hogy a Buchnera elsődleges szimbionta, valamint néhány fakultatív faj (Serratia, Wolbachia) dominálja a zöld kukorica-levéltetű közösségeit. Ugyanakkor ezeknek a szimbiontáknak a mennyiségi eltérései, a különböző növénykultúrák, környezeti tényezők és gazdálkodási módszerek közötti összefüggések feltárására újabb vizsgálatokra lesz szükség a jövőben.
Eredményeink elsőként mutatnak ki összefüggést a környezeti tényezők (éghajlatváltozás) és a zöld kukoricalevéltetű által hordozott endoszimbionták változása között. Ezek az öszszefüggések magyarázatot adhatnak e levéltetűfaj súlyos fertőzési rátájának exponenciális növekedésére, amely jelentőséggel bírhat az ellene való védekezési eljárások kidolgozásában. Emellett sikerült bizonyítani a Buchnera aphidicola mennyiségének csökkenését, valamint más fakultatív endoszimbionták mennyiségének növekedését különböző földrajzi és éghajlati területeken és feltételek mellett. A fakultatív endoszimbionta Serratia symbiotica viszonylag magas mennyisége mind a nagy kiterjedésű, intenzív, mind pedig a konvencionális termesztési környezetben fejlődő kukorica esetében szintén új bizonyítékot szolgáltat a levéltetvek szélsőséges viszonyokhoz való alkalmazkodási mechanizmusára.
Korábbi kutatásunk alapján, amelyben előzetesen vizsgáltuk a zöld kukorica-levéltetű szimbionta diverzitását, megállapítható, hogy a Wolbachia fakultatív endoszimbionta baktérium nemcsak a melegebb éghajlatú, nagy területű kukoricatáblák mintáiban volt jelen, hanem hidegebb körülmények között is. Ezeknek az eredményeknek az együttese egyértelműen arra utal, hogy ez a mikroorganizmus fontos szerepet játszik a levéltetvek adaptációjában.
Összegzésként elmondható, hogy az általunk vizsgált különböző földrajzi és éghajlati viszonyok erős összefüggést mutatnak az obligát endoszimbionta Buchnera aphidicola megjelenésének csökkenésével, valamint a fakultatív endoszimbionták, Serratia symbiotica és Wolbachia fajok növekedésével, valamint a levéltetű populációinak emelkedése között. Eredményeink arra utalnak, hogy ez a kapcsolat magyarázhatja e kártevő gyors európai terjedését. Ezek az eredmények fontosak lehetnek a jövőbeni növényvédelmi programok számára, amelyek célja a zöld kukoricalevéltetű elleni védekezés az integrált növényvédelem (IPM) stratégiáin keresztül.
A felhasznált szakirodalom a szerzőknél és a szerkesztőségben is elérhető.
SZERZŐ: DR. CSORBA ARTÚR BOTOND, DR. BALOG ADALBERT
SAPIENTIA EMTE, MAROSVÁSÁRHELYI KAR, KERTÉSZMÉRNÖKI TANSZÉK
