Izvorni znanstveni članak

EUROPA OSVOJENA U TRENU: PRVI UVID U PRODOR I ŠIRENJE KESTENOVE OSE ŠIŠKARICE (Dryocosmus kuriphilus) U SREDIŠNJOJ EUROPI PUTEM MITOHONDRIJSKE DNK

Dimitrios N. Avtzis ; Forest Research Institute, NAGREF, Vassilika, Thessaloniki, Greece
Dinka Matošević orcid.org/0000-0001-7380-688X ; Hrvatski šumarski institut, Jastrebarsko

Sažetak

Invazivne vrste smatraju se jednom od najvećih prijetnji bioraznolikosti te su postale i ozbiljan ekonomski problem. Biološkim invazijama pogoduju ljudske aktivnosti koje su značajan vektor pri unosu i širenju novih vrsta. Jedna od nedavno unesenih vrsta kukaca u Europu je kestenova osa šiškarica (Dryocosmus kuriphilus) (Hymenoptera; Cynipidae) koji je globalni štetnik pitomog kestena (Castanea). Napada pupove, čime sprječava rast izbojaka i listova te smanjuje plodonošenje, što konačno može dovesti do smanjenja uroda od čak 70 %.
Kako se genetski polimorfizmi akumuliraju tijekom vremena, sadrže vrijedne informacije o povijesti invazije neke vrste, što objašnjava uporabu molekularnih tehnika u istraživanju invazivnih vrsta. Među različitim dostupnim markerima, mitohondrijska DNK (mtDNK) se često koristi u takvim istraživanjima. Usporedbom rezultata ovoga istraživanja s dosadašnjim rezultatima iz Kine, željelo se dokazati ne samo porijeklo izvorne populacije, nego i potencijal širenja (ekspanzije) ovoga štetnika u novom staništu. Ovo istraživanje koristi mtDNK markere za proučavanje genetske varijabilnosti kestenove ose šiškarice, prvi puta nakon njezinog unašanja u Europu.
Za potrebe ovog istraživanja uzorkovano je 96 jedinki s 9 različitih lokaliteta u 3 europske zemlje (Slika 1, Tablica 1) u dvije godine (2011. i 2012.). Analiza mitohondrijske DNK napravljena je prema važećim protokolima. Pregledom sekvenci i usporedbom dva lokusa, potvrđena je pojava samo jednog haplotipa u svim populacijama u Italiji, Sloveniji i Hrvatskoj. Taj je haplotip točno odgovarao i jedinom haplotipu pohranjenom
u NCBI Genebank, pod pristupnim brojem (Accession Number JF411594) iz Italije, te je bio i istovjetan s haplotipom LZ (Accession Number JF411594) koji je nađen u Kini.Vrlo su blizi i kineski haplotipovi LBX i FS, dok su haplotipovi CC i SY nešto udaljeniji (Tablica 2).
Kestenova osa šiškarica unesena je u sjeverozapadnu Italiju iz Kine 2002. godine sa sadnicama pitomog kestena. Kinesko porijeklo ovoga štetnika potvrđeno je i genetskim analizama. Sve talijanske jedinke pokazuju jedan haplotip, koji je istovjetan onom kineskom pohranjenom u NCBI GenBank, pod pristupnim brojem JF411594. To potvrđuje da je osnovna populacija unesena u Europu kineskog podrijetla. Zanimljivo je i da je to i najrasprostranjeniji haplotip u Kini, nađen u nekoliko provincija (Henan, Jiangxi, Hunan and Fujian).
Kako je taj haplotip još jednom nađen u Italiji, može se zaključiti da se kestenova osa šiškarica raširila u području istraživanja nakon samo jednog jedinog unosa, iz osnovne populacije ograničene veličine ili niske genetske raznolikosti. Ovo populacijsko usko grlo tijekom prve kolonizacije kestenove ose šiškarice upućuje na samo jedan slučaj unosa s nekoliko jedinki (mala osnivačka populacija). U slučaju višestrukog unosa i/ili velike osnivačke populacije, genetska varijabilnost brzo bi se povećala.
Jedan od najučinkovitijih načina savladavanja mana niskih gustoća populacije spojenih s niskom genetskom raznolikosti je partenogeneza. Aseksualni način razmnožavanja je vrlo prilagodljiv, jer dozvoljava malim populacijama da se brzo šire i učinkovito iskorištavaju ograničene resurse. Zbog toga je logično pretpostaviti da je kestenova osa šiškarica, koja se razmnožava partenogenetski, iskoristila tu biološku osobinu kako bi kompenzirala populacijsko usko grlo tijekom unosa i širenja osnovnih populacija u Italiji. Širenje, nakon unosa, neke invazivne vrste određeno je njezinom evolucijskom prilagodljivosti ili plastičnosti u novom području. Evolucijska prilagodljivost olakšava širenje vrste, posebice kada postoji dovoljno genetske varijabilnosti unutar populacije invazivne vrste, kako bi došlo do procesa prirodne selekcije. No to je i paradoks: kako može invazivna vrsta s populacijskim uskim grlom biti uspješna kada su takve vrste vrlo osjetljive na izumiranje? Gubitak genetske raznolikosti tijekom kolonizacije već je primijećena kod invazivnih vrsta, no niti u jednom slučaju nije došlo do prekida takve invazije (daljnjeg širenja). Na temelju rezultata ovoga istraživanja, kestenova osa šiškarica može se uključiti u takve primjere uspješnih invazija bez obzira na nisku genetsku raznolikost prilikom unosa. Za manje od deset godina ovaj se štetnik proširio od mjesta unosa u Italiji na više europskih zemalja (Francuska,Slovenija, Švicarska, Hrvatska, Nizozemska, Austrija, Mađarska) prevalivši udaljenost od 1200 km prema jugu (Sicilija) i 750 km prema istoku (Hrvatska). Na naše iznenađenje, ova ekspanzija uspješno je obavljena samo s jednim haplotipom mtDNK, istovjetnom onome koji je i unesen u Europu. Činjenica da je haplotip koji se proširio na području istraživanja isti kao i onaj najčešći u Kini, nameće hipotezu o univerzalnom genotipu prilagođenom različitim uvjetima okoliša. Populacijsko usko grlo nije utjecalo na sposobnost kestenove ose šiškarice da se udomaći i munjevito širi Europom. Aseksualno razmnožavanje, fenotipska plastičnost zajedno s brzim širenjem uz pomoć čovjeka, nedostatak prirodnih neprijatelja i široka dostupnost biljke domaćina, odredili su smjer i opseg invazije kestenove ose šiškarice u Europi. Primjena molekularnih metoda za objašnjavanje genetske varijabilnosti ovog invazivnog štetnika dala je informacije ne samo o njegovom unosu, nego i širenju. Rezultati ovoga istraživanja mogu se koristiti kako bi se bolje razumjeli mehanizmi kako partenogentski organizmi mogu postati ozbiljni štetnici i bez dovoljne genetske varijabilnosti.

Ključne riječi

kestenova osa šiškarica; invazivni štetnik; širenje nakon unašanja; populacijsko usko grlo

Hrčak ID:

109442

URI

https://hrcak.srce.hr/109442

Datum izdavanja:

31.8.2013.

Podaci na drugim jezicima: engleski

Posjeta: 1.917 *