Aktuellt

:: 2017-07-30

Examensarbete om metyljasmonat-behandlade plantors effekt på snytbaggar

Läs mer >>>

:: 2017-07-30

Beläggningsskyddet Woodcoat presenterat på Elmia Wood

Läs mer >>>

:: 2017-07-30

Examensarbete om överlevnad, tillväxt och snytbaggeskador hos långnattsbehandlade tallplantor

Läs mer >>>

:: 2017-06-27

Claes Hellqvist går i pension

Läs mer >>>

:: 2017-06-08

Nytt om snytbaggen i Skogsskötselserien

Läs mer >>>

:: 2017-05-17

Nytt forskningsprojekt om plantors försvar och doftkommunikation mellan plantor

Läs mer >>>

:: 2017-03-02

Preliminära resultat efter 3 år från test av plantskydd i Asa anlagt 2014

Se sammanställning >>>

:: 2017-02-15

Slutrapport från test av plantskydd i Asa anlagt 2013

Se rapporten >>>

:: 2017-02-07

Två forskningsprojekt om snytbagge byter ledning då Niklas Björklund övergått till ny tjänst

Läs mer >>>

:: 2017-01-30

Preliminära resultat från test av plantskydd i Asa anlagt 2015

Se sammanställning >>>

:: 2017-01-26

Förenklade regler för användning av växtskyddsmedel på skogsmark

Läs mer >>>

:: 2017-01-20

Analys av risker för snytbaggeskador vid plantering efter högläggning

Se ny studie från Finland >>>

:: 2017-01-13

Hur hanteras snytbaggeproblemet i dagens skogsbruk?

Rapport beställd av Kemikalieinspektionen från konsultföretaget Greensway AB
Läs rapporten >>>

:: 2017-01-10

Bakterier i snytbaggens tarm producerar gnagavskräckande ämnen

Ny studie från KTH och SLU publicerad
Läs mer >>>

:: 2017-01-04

Stopp i produktionen av Cambiguard-behandlade plantor

Läs mer >>>

:: 2017-01-04

Nytt rekord för höstplantering hos Södra

Läs mer >>>

NYHETSARKIV MED ÄLDRE NYHETER

Optimering av naturliga gnaghämmare mot snytbaggen genom struktur-aktivitetsanalys

Formas-projekt (år 2004-2007).
Projektledare: Göran Nordlander (SLU)
Medsökande:  Kerstin Sunnerheim (Mitthögskolan),
                     Rikard Unelius (Högskolan i Kalmar),
                     Anna-Karin-Borg-Karlson (KTH)

Bakgrund och syfte
Snytbaggens gnag på nyplanterade barrträdsplantor kostar svenskt skogsbruk hundratals miljoner kr årligen. För att skydda plantorna behandlas de rutinmässigt med insektsgift i plantskolan. Det har länge varit ett starkt önskemål från olika myndigheter och intresseorganisationer att denna giftbehandling ska upphöra och ersättas med andra skyddsmetoder.

Ett möjligt alternativ vi ville studera var att utnyttja gnaghämmande ämnen, som utan giftverkan ändå stoppar snytbaggens gnag. Sådana ämnen hade vi sedan tidigare identifierat i bark av contortatall samt i snytbaggens avföring. Vi fortsatte även att undersöka ämnen i avföringen och deras roll som signalsubstanser för snytbaggen. Honorna placerar nämligen avföring på sina ägg, ett beteende som verkar styra bort snytbaggars gnag från bark där ägg är lagda och som därmed bör förhindra att äggen skadas.

Målsättning för forskningsprojektet var att ta reda på sambanden mellan kemisk struktur hos olika ämnen och deras gnagavskräckande effekt på snytbaggen. I nästa steg var avsikten att kunna förutsäga hur den gnaghämmande effekten kan optimeras hos ämnen som genom sina övriga egenskaper skulle lämpa sig väl för skydd av plantor.

Ämnen med alla de önskvärda egenskaperna skulle sedan kunna tas fram i större mängd genom kemisk syntes. För praktisk användning behövs dessutom metoder att långvarigt fästa ämnena vid plantan. En annan tänkbar möjlighet för framtiden vore att med genteknikens hjälp få plantorna att själva producera gnaghämmande ämnen i barken.

Teori och metod
Utgångspunkten för arbetet var de kemiska ämnen med gnaghämmande effekt som vi funnit i snytbaggens avföring samt i bark av contortatall. Genom kemisk syntes framställde vi ett stort antal kemiskt likartade ämnen, hos vilka olika delar av molekylstrukturen varierades på ett systematiskt sätt. I laboratorietester mättes fortlöpande de nyframställda ämnenas förmåga att hindra snytbaggar från att gnaga på färskt tallbark. Den strikt standardiserade testmetodiken gjorde mätningarna av gnagavskräckande effekt jämförbara, trots att arbetet pågick under lång tid.

Struktur-aktivitetsanalysen innebar att vi med några olika angreppssätt analyserade sambanden mellan kemisk struktur och effekten på snytbaggarnas födointag. Analyserna utfördes både inom avgränsade grupper av kemiska ämnen och inom mer omfattande grupperingar av ämnen. Detta på grund av att sambanden mellan struktur och aktivitet kan se olika ut för olika typer av ämnen, beroende bl a på vilka receptorer hos insekten som påverkas. Vi valde också att pröva några olika metoder för analysen, eftersom struktur-aktivitetsanalys av kemisk respons hos insekter inte ännu är ett forskningsområde med väletablerad metodik. Dels sökte vi mönster i våra data och testade hypoteser om samband och dels gjorde vi en multivariat struktur-aktivitetsanalys baserad på en mångfald kvantitativa fysikaliska-kemiska egenskaper (QSAR).

De starkast gnaghämmande ämnena från tre olika substansklasser (fenylpropanoater, bensoater och fenylacetater) testades också i fält. Ämnena applicerades enskilt eller i kombination på stammen av granplantor, som planterades ut i blockförsök på hyggen med gott om snytbaggar. Mängden avgnag bark och plantdödligheten under en hel säsong jämfördes mellan olika behandlingar och kontroller.

Huvudresultat
Snytbaggens avföring innehåller ett stort antal nedbrytningsprodukter av lignin och andra fenoliska substanser, varav ett flertal har mer eller mindre gnaghämmande effekt på snytbaggen. Ämnen besläktade med bensoesyra var en av de grupper vi fortsatte att ingående analysera. Hos sex utav 55 undersökta bensoesyraderivat fann vi mycket hög gnaghämmande effekt. Vi kunde också identifiera fem olika kriterier för kemisk struktur som medför starkt gnaghämmande effekt hos denna grupp av ämnen.

Sambanden mellan kemisk struktur och gnaghämmande effekt undersöktes också hos 51 olika fenylpropanoider. Utgångssubstansen var här etylcinnamat, som vi tidigare identifierat som gnaghämmande ämne i bark av contortatall. Ett 20-tal av de testade fenylpropanoiderna hade hög effekt och några mycket starka gnaghämmare upptäcktes i denna substansgrupp. Däremot var det svårare att finna entydiga samband mellan kemisk struktur och aktivitet.

I en multivariat studie inkluderande 105 ämnen ur olika kemiska substansklasser studerade vi mer generellt sambanden mellan kemisk struktur och gnaghämmande aktivitet. Tre lokala modeller omfattande fenylpropanoater, cinnamater respektive bensoater gav var och en god prediktionsförmåga. Modellerna kan alltså användas för att förutsäga den gnaghämmande effekten hos nya substanser. I studien jämförde vi också hur de enskilda molekylära deskriptorerna korrelerar till den biologiska effekten och hur dessa korrelationer skiljer mellan substansgrupper.

Tester av några av de starkaste gnaghämmarna på plantor i fält visade på minskat gnag men ändå en ur praktisk synpunkt otillräcklig skyddseffekt över längre tid. Plantorna måste vara effektivt skyddade från gnag i minst en hel säsong för att överlevnaden ska hamna på en acceptabel nivå.

Konklusion
Vår studie av sambanden mellan kemiska ämnens struktur och deras effekt på födointag hos en insekt visar på nya möjligheter att göra prediktioner, som väsentligt underlättar sökandet efter optimalt aktiva substanser. Resultaten visar både på möjligheter och på vilka begränsningar i generalitet som bör förväntas. Resultaten borde vara av generellt intresse eftersom få tidigare struktur-aktivitetsstudier har gällt respons hos insekter på kemiska ämnen.

Trots mycket stark gnaghämmande effekt i laboratorietester, så har vi ännu inte uppnått tillräcklig skyddseffekt på plantor i fält. Huvudproblemet är att ämnet måste finnas i verksam koncentration på plantans stam under minst en hel växtsäsong. Vi har i samarbete med materialspecialister gjort stora ansträngningar att finna lämplig metod för applicering. Möjligheterna är emellertid långt ifrån uttömda, utan de högaktiva substanser vi identifierat kan mycket väl ge fullgod skyddseffekt med nya metoder för applicering.

Publikationer
Legrand, S., Nordlander, G., Nordenhem, H., Borg-Karlson, A.-K. & Unelius, C. R. 2004. Hydroxy-methoxybenzoic methyl esters: synthesis and antifeedant activity on the pine weevil, Hylobius abietis. Zeitschrift für Naturforschung 59b: 829-835.

Borg-Karlson, A.-K., Nordlander, G., Mudalige, A., Nordenhem, H. & Unelius, C. R. 2006. Antifeedants in the feces of the pine weevil Hylobius abietis: Identification and biological activity. Journal of Chemical Ecology 32: 943-957.

Unelius, C. R., Nordlander, G., Nordenhem, H., Hellqvist, C., Legrand, S. & Borg-Karlson, A.-K. 2006. Structure–activity relationships of benzoic acid derivatives as antifeedants for the pine weevil, Hylobius abietis. Journal of Chemical Ecology 32: 2191-2203.

Sunnerheim, K., Nordqvist, A., Nordlander, G., Borg-Karlson, A.-K., Unelius, C. R., Bohman, B., Nordenhem, H., Hellqvist, C. & Karlén, A. 2007. Quantitative structure–activity relationships of pine weevil antifeedants, a multivariate approach. Journal of Agricultural and Food Chemistry 55: 9365-9372.

Bohman, B., Nordlander, G., Nordenhem, H., Sunnerheim, K., Borg-Karlson, A.-K., & Unelius, C. R. 2008. Structure–activity relationships of phenyl propanoids as antifeedants for the pine weevil Hylobius abietis. Journal of Chemical Ecology (accepted).