Ο σκωληκοειδής σκώρος (Spodoptera frugiperda), ένα λεπιδόπτερο παράσιτο που τρέφεται με φύλλα και μίσχους 100 φυτικών ειδών, είναι σε θέση να προχωρήσει μεταξύ διαφορετικών καλλιεργειών και να προκαλέσει σοβαρές βλάβες λόγω της αντίστασής του τόσο στα εντομοκτόνα όσο και στα διαγονιδιακά φυτά που είναι γενετικά τροποποιημένα για την έκφραση πρωτεϊνών με εντομοκτόνο δράση που λαμβάνεται από το βακτήριο Bacillus thuringiensis Berliner (Bt).
Για να κατανοήσουν καλύτερα το πώς αυτά και άλλα έντομα διασκορπίζονται σε γεωργικές περιοχές, έτσι ώστε οι αγρότες να μπορούν να τα διαχειριστούν αποτελεσματικότερα, ερευνητές του Πανεπιστημίου του São Paulo, Luiz de Queiroz (ESALQ-USP) στο Botucatu στη Βραζιλία, έχουν αναπτύξει μαθηματικά μοντέλα για να περιγράψουν τις κινήσεις των γεωργικών παρασίτων.
Μερικά από τα πιο πρόσφατα αποτελέσματα της μελέτης, τα οποία υποστηρίζονται από το Ίδρυμα Ερευνών του Σάο Πάολο (FAPESP) και έχουν δημοσιευθεί στο Scientific Reports.
«Η ιδέα είναι να χρησιμοποιούμε μοντέλα υπολογιστών για να σχεδιάσουμε στρατηγικές ικανές να μειώσουν τις ζημιές που προκαλούνται στις καλλιέργειες από τους πληθυσμούς των επιβλαβών οργανισμών και να περιορίσουν την ανάπτυξή τους σε φυτείες», δήλωσε ο Wesley Augusto Conde Godoy, καθηγητής στο ESALQ-USP και κύριος ερευνητής του έργου.
Κατ’ αρχάς, οι ερευνητές μοντελοποίησαν τις κινήσεις του σκαθάρι κολοκύθας, Diabrotica speciosa, η οποία επιτίθεται σε διάφορες καλλιέργειες, όπως η σόγια, το καλαμπόκι και το βαμβάκι.
Χρησιμοποιώντας τη μοντελοποίηση των υπολογιστών, διαπίστωσαν ότι οι χωροταξικές διαμορφώσεις στα διαφοροποιημένα συστήματα διασταύρωσης (που αναπτύσσουν δύο ή περισσότερες καλλιέργειες στην εγγύτητα) θα μπορούσαν να ευνοήσουν ή να εμποδίσουν τη διασπορά των παρασίτων. «Παρατηρήσαμε ότι η παρουσία καλαμποκιού που διανέμονται σε αγροτικά πεδία θα μπορούσε να μειώσει τη χωρική διασπορά των εντόμων», δήλωσε ο Godoy.
Με γνώμονα τα αποτελέσματα που αποκτήθηκαν με τον D. speciosa, διερεύνησαν πιθανές εφαρμογές της μοντελοποίησης του υπολογιστή για να περιγράψουν τη χωρική δυναμική άλλων γεωργικών παρασίτων, όπως το S. frugiperda, το οποίο έχει αναπτύξει ανθεκτικότητα στο καλαμπόκι Bt, το βαμβάκι και τη σόγια.
Οι τεχνικοί έχουν συμβουλεύσει τους αγρότες να καθυστερήσουν την ανάπτυξη αντοχής στις καλλιέργειες Bt στο S. frugiperda και σε άλλα παράσιτα, δημιουργώντας καταφύγια, εντός αγροτεμαχίων Bt της ίδιας καλλιέργειας χωρίς χαρακτηριστικό Bt.
Τα καταφύγια αποσκοπούν στη διασφάλιση της διατήρησης ατόμων ευαίσθητων στην τεχνολογία Bt στον πληθυσμό των παρασίτων. Συνενώνονται με ανθεκτικά άτομα και αυτό εμποδίζει τον πληθυσμό ως σύνολο να αναπτύξει αντοχή στις τοξίνες Bt. Χρησιμοποιώντας ένα υπολογιστικό μοντέλο βασισμένο σε αυτοματοποιημένα μοντέλα που προβλέπουν τις κινήσεις των εντόμων, οι ερευνητές μέτρησαν την αποτελεσματικότητα τριών διαφορετικών διαμορφώσεων καταφυγίων: μικτούς σπόρους, τυχαία τεμάχια και λωρίδες.
Κατάφεραν να εντοπίσουν καλύτερα διαμορφωμένο και σε μέγεθος καταφύγιο για να καθυστερήσουν την ανάπτυξη της ανθεκτικότητας των καλλιεργειών Bt στο S. Frugiperda.
Συγκρίνοντας τα πρότυπα κίνησης
Οι ερευνητές σύνδεσαν το μοντέλο υπολογιστή με δεδομένα σχετικά με τις κινήσεις του εντόμου που ελήφθησαν στο εργαστήριο για να αναλύσουν και να συγκρίνουν τη συμπεριφορά τους στα φύλλα του Bt και του μη-Bt βαμβακιού. Τα αποτελέσματα της μελέτης έδειξαν ότι το έντομο μετακινήθηκε γύρω από περισσότερα φύλλα από βαμβάκι Bt από φύλλα από βαμβάκι μη Bt.
Δεν γνωρίζουν ακόμη βέβαια ποιοι μηχανισμοί μπορεί να προκαλέσουν αυτή τη συμπεριφορά, ωστόσο, τα ευρήματα μέχρι στιγμής έχουν σημαντικές πρακτικές συνέπειες επειδή μπορούν να συσχετιστούν με την ταχύτερη ανάπτυξη της αντίστασης της τεχνολογίας Bt. Η λιγότερη κίνηση σε φύλλα εκτός Bt θα μπορούσε να συνδεθεί με το κόστος προσαρμογής. Αυτό συμβαίνει συχνά για ανθεκτικούς πληθυσμούς αυτού του εντόμου, ελλείψει πίεσης επιλογής.
Οι ερευνητές σχεδιάζουν να συνεχίσουν να διερευνούν αυτό το πρόβλημα καθώς η συνέχιση της έρευνας θα μπορούσε να παράγει σημαντική συμβολή στα προγράμματα διαχείρισης επιβλαβών οργανισμών βελτιώνοντας τη διαμόρφωση των καλλιεργειών για να καθυστερήσει η ανάπτυξη ανθεκτικότητας στις γενετικά τροποποιημένες καλλιέργειες μεταξύ αυτών και άλλων εντόμων.
Επιστημονικό Άρθρο
José B. Malaquias, Wesley A. C. Godoy, Adriano G. Garcia, Francisco de S. Ramalho, Celso Omoto. Larval Dispersal of Spodoptera frugiperda Strains on Bt Cotton: A Model for Understanding Resistance Evolution and Consequences for its Management. Scientific Reports, 2017
