Kemisk ekologi hos mikrober: signalämnen från mikrober i snyt-baggens matsmältningskanal och deras påverkan på insekternas födo- och äggläggningsbeteende
Formas-projekt (år 2007-2010).
Projektledare: Anna-Karin-Borg-Karlson (KTH)
Medsökande: Gunnel Dahlhammar (KTH)
Gunaratna Kuttuva Rajarao (KTH)
Göran Nordlander (SLU)
Projektbeskrivning
Snytbaggehonor tillverkar äggfickor i rotbarken hos döende träd, lägger ett ägg i varje, placerar en avföringsklick ovanpå ägget och täcker därefter hålet med tuggad bark. Andra snytbaggar i närheten undviker att äta av barken på dessa ställen. Vi har utgått ifrån att det är kemiska signaler från dessa rotfickor som hindrar andra snytbaggar att äta i närheten och vi har tidigare identifierat ett antal substanser från avföringen som fungerar äthämmande på snytbaggar.
Men avföringen innehåller också stora mängder av både bakterier och svampar och vår hypotes är att dessa mikroorganismer producerar de ämnen som verkar äthämmande på snytbaggen. Vi har nyligen isolerat ett antal bakterier från både tarm och avföring och preliminärt visat att de producerar ämnen som är närbesläktade till de vi identifierat från avföringen.
Målet för vår forskning är att klarlägga ursprunget till den äthämmande effekten. Vi vill studera den kemiska kommunikationen mellan snytbaggen och dess bakterier, svampar och eventuella symbionter som finns i tarmen. Då kommer vi att få reda på i vilken utsträckning mikroorganismerna är anpassade till snytbaggen och om det finns specifika mikroorganismer som överförs mellan generationer och som i så fall kan anses vara mer anpassade till snytbaggefödan. Vi kommer sannolikt att kunna identifiera nya typer av bakterieproducerade naturprodukter med stor potential för användning inom växtskydd. Att använda snytbagge-mikroorganismers egna kemiska ämnen kan öppna ett nytt område för skydd mot snytbaggens ekonomiskt viktiga skadegörelse.
För att ta reda på vilka ämnen som mikroorganismerna tillverkar kommer vi att isolera och odla bakterier och svampar olika media och plantmaterial som snytbaggen äter. Vi kommer också att använda molekylärbiologiska metoder för att karaktärisera de bakterier och svampar som är svårodlade. Flyktiga och icke flyktiga ämnen kommer att fångas upp på polymert material och identifieras med analytiskt kemiska metoder Genom att mata insekter och bakterier med stabila isotopmärkta molekyler kommer vi att kunna spåra ursprunget för de äthämmande ämnena och hur de bildas. Vi kommer att testa framtagna ämnen på snytbaggar för äggläggnings- och äthämmande påverkan på laboratoriet och i fält.
Genom denna forskning om en mikromiljö anpassad till höga halter av kåda har vi även möjlighet att hitta nya mikroorganismer som i framtiden skulle kunna användas praktiskt inom flera områden, exempelvis för jordsanering av giftiga fenoler eller inom massaframställnning, där nedbrytning av lignin idag är en kostsam och ineffektiv process.
Publikationer
Axelsson, K., Konstanzer, V., Rajarao, G. K., Terenius, O., Seriot, L., Nordenhem, H., Nordlander, G. & Borg-Karlson, A.-K. 2017. Antifeedants produced by bacteria associated with the gut of the pine weevil Hylobius abietis. Microbial Ecology 74: 177-184. [ABSTRACT]
Azeem, M., Rajarao, G. K., Nordenhem, H., Nordlander, G. & Borg-Karlson, A. K. 2013. Penicillium expansum volatiles reduce pine weevil attraction to host plants. Journal of Chemical Ecology 39: 120-128. [ABSTRACT]
Azeem, M., Rajarao, G. K., Terenius, O., Nordlander, G., Nordenhem, H., Nagahama, K., Norin, E., & Borg-Karlson, A. K. 2015. A fungal metabolite masks the host plant odor for the pine weevil (Hylobius abietis). Fungal Ecology 13: 103-111. [FULL TEXT]
Azeem, M., Terenius, O., Rajarao, G. K., Nagahama, K., Nordenhem, H., Nordlander, G. & Borg-Karlson, A.-K. 2015. Chemodiversity and biodiversity of fungi associated with the pine weevil Hylobius abietis. Fungal Biology 119: 738-746. [FULL TEXT]
Berasategui, A., Axelsson, K., Nordlander, G., Schmidt, A., Borg-Karlson, A.-K., Gershenzon, J., Terenius O. & Kaltenpoth, M. 2016. The gut microbiota of the pine weevil is similar across Europe and resembles that of other conifer-feeding beetles. Molecular Ecology 25: 4014-4031. http://dx.doi.org/10.1111/mec.13702