В Вирджинии может появиться новый союзник в борьбе с одним из самых агрессивных насекомых, угрожающих деревьям, сельскохозяйственным культурам и другим товарам. Исследователи из Виргинского политехнического института под руководством доцента Скотти Янга из Департамента энтомологии Колледжа сельского хозяйства и наук о жизни нашли новый способ использования муравьёв для определения, вторглись ли пятнистые lanternfly в новый район.
Результаты опубликованы в двух статьях в журналах Pest Management Science и Neobiota.
Пятнистые lanternfly, родом из Азии, распространились по некоторым частям Соединённых Штатов с момента их появления в стране в 2014 году, нанося ущерб виноградникам, декоративным деревьям и даже садам на заднем дворе.
Пятнистый lanternfly использует свой похожий на соломинку ротовой аппарат, чтобы питаться соком растений, а затем оставляет после себя сахаристое вещество, называемое медвяной росой, которое не только создаёт липкий беспорядок, но и содержит ДНК насекомого.
Муравьи обожают медвяную росу. Они ищут её, едят, приносят в свои гнёзда и делятся с другими муравьями. Эта связь подсказала Янгу идею: могут ли эти муравьи, собирающие медвяную росу, служить системой раннего предупреждения о появлении пятнистых lanternfly?
Оказывается, могут.
Янг, сотрудник Центра глобального изменения Виргинского политехнического института, обнаружил, что муравьи, которые добывали пищу в районах со пятнистыми lanternfly, несли в своём теле следы ДНК насекомых — в частности, в медвяной росе, которую они ели. Анализируя муравьёв в лаборатории, учёные могли достоверно определить, присутствовали ли в районе пятнистые lanternfly, даже если самих насекомых не было видно напрямую.
«Муравьи — это природные искатели сахара, — сказал Янг. — Если пятнистый lanternfly оставил даже крошечную каплю медвяной росы, муравьи, скорее всего, найдут её. Они постоянно в движении, ищут пищу, и их способность преодолевать большие расстояния делает их удивительно эффективными в сборе следов пятнистого lanternfly».
Чтобы проверить муравьёв на наличие ДНК lanternfly, команда использовала метод, называемый тестированием ДНК окружающей среды. Так же, как люди оставляют после себя клетки кожи или волосы, пятнистые lanternfly оставляют крошечные кусочки ДНК в медвяной росе, которую выделяют в качестве отходов.
Когда исследователи собирают муравьёв, они могут проанализировать их на наличие ДНК lanternfly с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР), которая позволяет выявить даже крошечные следы ДНК, специфичные для lanternfly.
Новый метод, названный Янгом и его лабораторией antDNA, оказался точным и эффективным. Муравьи, которые съели всего один раз медвяную росу от пятнистого lanternfly, всё ещё несли ДНК вредителя до пяти дней спустя, а поскольку муравьи широко кочуют, они обнаруживали присутствие lanternfly на расстоянии до 100 метров от известных очагов заражения.
Пятнистый lanternfly представляет серьёзную угрозу для экономически важных сельскохозяйственных культур и может стать неприятностью даже в вашем саду. Он питается многими видами растений, включая виноградную лозу, хмель и лиственные деревья. Во время питания он ослабляет растения и покрывает их медвяной росой, что может привести к росту сажистой плесени и дальнейшему ослаблению растения.
Lanternfly — сложный вид вредителей, и как только они вторгаются в район, для их уничтожения может потребоваться несколько методов. Чем раньше их обнаружат, тем легче будет остановить их распространение.
Именно поэтому метод antDNA так интересен, сказал Янг. Текущие методы обнаружения часто полагаются на то, что люди физически замечают насекомых или их яйцевые массы, что может быть сложной задачей, пока они не появятся в большом количестве, но к тому времени с lanternfly становится гораздо сложнее бороться. С помощью этого нового подхода команды могут просто собрать муравьёв и провести тест antDNA, сэкономив время, деньги и здоровье растений, являющихся хозяевами пятнистых lanternfly.
«Одним из самых больших преимуществ использования муравьёв является то, что они живут почти везде: в лесах, на фермах, в городах — где угодно», — сказал Янг. «Их постоянный поиск пищи делает их идеальными сборщиками образцов ДНК пятнистого lanternfly на передовой. Этот подход не ограничен типом среды обитания, и благодаря хорошо отработанным методам сбора муравьёв мы можем легко масштабировать его».
Выводы Янга выходят далеко за рамки борьбы с пятнистым lanternfly. Любое насекомое, которое производит медвяную росу и оставляет после себя свою ДНК, потенциально может быть отслежено с помощью этого метода. Это означает более ранний и разумный способ защиты уязвимых сельскохозяйственных культур, лесов и природных экосистем.
Янг и его лаборатория сейчас разрабатывают готовый к использованию в полевых условиях набор antDNA, который позволит проводить молекулярный анализ на месте, получая результаты быстрее, иногда даже в течение того же дня, что упрощает отслеживание и реагирование на новые нашествия пятнистых lanternfly в режиме реального времени.
Provided by
Virginia Tech
Virginia Polytechnic Institute and State University