Colorado-potatisbaggen har utvecklat resistens mot mer än 50 olika sorters insekticider, vilket gör insekten till en "superpest" som orsakar förödelse på potatis runt om i världen.
Ny forskning visar att skalbaggen uppnådde denna bedrift till stor del genom att vända sig till en djup pool av mångfald inom sitt genom, vilket gjorde det möjligt för olika populationer över hela USA att snabbt utveckla resistens mot nästan allt som människor har kastat på den. Skadedjurets rikedom av mångfald och arsenal av befintliga resistensgener kommer sannolikt att göra det svårt att kontrollera i framtiden, oavsett vilka nya insekticider forskare utvecklar. Men den nya förståelsen av skadedjurets genomiska resurser kan hjälpa forskare att designa ledningssystem som håller den i schack.
"Den här skalbaggen var en av de första som attackerades med kemikalier i modern tid, och den har varit mycket framgångsrik med att utvecklas förbi dessa attacker", säger Sean Schoville, en University of Wisconsin-Madison professor i entomologi som ledde den nya analysen. "För andra insekter som vi hoppas kunna bekämpa, finns det lärdomar att dra från att studera denna skadegörare. Vilka mekanismer använder den här insekten för att ta sig förbi dessa insekticider?”
Tillsammans med sina medarbetare vid UW-Madison och andra institutioner, Schoville publicerade sina resultat 19 jan i journalen Molekylärbiologi och evolution.
Schovilles lag sekvenserade först Colorado-potatisbaggens genom 2018. Sedan dess har de undersökt genomet för att förstå hur insekten kan övervinna nya insekticider så snabbt som den gör. För att göra det sekvenserade de flera dussin skalbaggar från hela USA. Dessa regionala populationer varierar i vilka bekämpningsmedel de är resistenta mot och var de kom ifrån, vilket kan ge ledtrådar till skadedjurets evolutionära historia.
Forskarna upptäckte att dessa olika regionala grupper utvecklades så snabbt eftersom deras föräldrapopulationer redan hade de genetiska resurser som krävs för att övervinna insekticider.
"De gener som utvecklas är välkända för att vara involverade i insektsresistens", säger Schoville. "Men det som är intressant är att olika populationer förändrar olika delar av gener eller olika gener i samma väg." Denna liknande, men inte identiska, väg till resistens över olika populationer är känd som upprepad evolution.
Denna snabba evolution baserad på en mängd existerande genetisk mångfald står i strid med en äldre modell av evolution som antog att sällsynta mutationer långsamt måste uppstå i en population. Medan nya mutationer utvecklas och kan bidra till insekticid resistens kan potatisbaggens snabba reaktion på nya kemikalier i olika delar av landet endast förklaras av dess befintliga mångfald.
Fynden är ovälkomna nyheter för bönder och forskare som hoppas kunna vända utvecklingen av Colorado-potatisbaggens attacker. Det verkar osannolikt, säger Schoville, att även en helt ny insekticid skulle hålla skadedjuret i schack länge. Men beväpnad med kunskapen om hur Colorado-potatisbaggen har kringgått industrins attacker hittills, kan framtida forskning hjälpa till att ta fram kreativa strategier för att hålla jämna steg med denna nemesis.
"Mer sofistikerade modeller kan hjälpa oss att lära oss hur olika hanteringstekniker påverkar skalbaggens utveckling", säger Schoville. "Det kan göra att vi kan ändra vår ledningsstil för att bromsa den."
Ofta beror kontrollmisslyckanden med koloradobagge på andra faktorer förutom bara insekticidresistens. Tidpunkt för sprayer är avgörande för kontroll. Övervintrande skalbaggar lockas till fält under en period av flera veckor; sprayning av en insekticid för tidigt kanske bara kontrollerar en del av dessa skalbaggar. Men att vänta tills larverna är nästan fullvuxna ökar också risken för kontrollmisslyckande. Små larver är mycket lättare att kontrollera med en insekticid än stora. Det är viktigt att använda rätt mängd insekticid samt att få fullständig täckning av växterna.
Den här artikeln visas i majnumret 2022 av Potatisodlare.