Loài bọ này là một trong những loài đầu tiên bị tấn công bằng hóa chất và nó đã rất thành công trong việc phát triển vượt qua những cuộc tấn công đó

Bọ cánh cứng khoai tây Colorado đã phát triển khả năng chống lại hơn 50 loại thuốc trừ sâu khác nhau, khiến loài côn trùng này trở thành “siêu dịch hại” tàn phá khoai tây trên khắp thế giới.

Nghiên cứu mới cho thấy loài bọ này đạt được thành tích này phần lớn nhờ vào sự đa dạng sâu sắc trong bộ gen của nó, cho phép các quần thể khác nhau trên khắp Hoa Kỳ nhanh chóng phát triển khả năng chống lại hầu hết mọi thứ mà con người đã ném vào nó. Sự đa dạng phong phú của sinh vật gây hại và kho gen kháng thuốc hiện có có thể sẽ khiến chúng ta khó kiểm soát trong tương lai, bất kể các nhà nghiên cứu phát triển loại thuốc diệt côn trùng mới nào. Nhưng sự hiểu biết mới về các nguồn gen của sinh vật gây hại có thể giúp các nhà khoa học thiết kế các hệ thống quản lý để kiểm soát nó.

“Loài bọ này là một trong những loài đầu tiên bị tấn công bằng hóa chất trong kỷ nguyên hiện đại và nó đã rất thành công trong việc phát triển vượt qua những cuộc tấn công đó,” nói Sean Schoville, một giáo sư côn trùng học của Đại học Wisconsin-Madison, người dẫn đầu cuộc phân tích mới. “Đối với những loài côn trùng khác mà chúng tôi hy vọng sẽ kiểm soát được, có những bài học được rút ra từ việc nghiên cứu loài gây hại này. Loài côn trùng này sử dụng cơ chế nào để vượt qua những loại thuốc diệt côn trùng này? ”

Cùng với các cộng tác viên của ông tại UW-Madison và các tổ chức khác, Schoville công bố những phát hiện của anh ấy Ngày 19 tháng XNUMX trên tạp chí Molecular Biology and Evolution.

Đội của Schoville đầu tiên giải trình tự bộ gen của bọ khoai tây Colorado vào năm 2018. Kể từ đó, họ đã thăm dò bộ gen để hiểu làm cách nào loài côn trùng này có thể vượt qua các loại thuốc diệt côn trùng mới nhanh như vậy. Để làm như vậy, họ đã xác định danh sách hàng chục loài bọ từ khắp Hoa Kỳ Các quần thể khu vực này khác nhau về loại thuốc trừ sâu mà chúng có thể kháng và nguồn gốc của chúng, điều này có thể cung cấp manh mối về lịch sử tiến hóa của loài gây hại.

Các nhà khoa học phát hiện ra rằng các nhóm khu vực khác nhau này phát triển quá nhanh vì các quần thể bố mẹ của chúng đã có sẵn các nguồn gen cần thiết để vượt qua thuốc trừ sâu.

Schoville nói: “Các gen tiến hóa nổi tiếng là có liên quan đến khả năng kháng côn trùng. "Nhưng điều thú vị là các quần thể khác nhau đang thay đổi các phần gen khác nhau hoặc các gen khác nhau theo cùng một con đường." Con đường tương tự, nhưng không giống nhau, để kháng lại các quần thể khác nhau được gọi là quá trình tiến hóa lặp lại.

Sự tiến hóa nhanh chóng này dựa trên sự đa dạng di truyền hiện có trái ngược với một mô hình tiến hóa cũ hơn cho rằng các đột biến hiếm gặp phải từ từ phát sinh trong một quần thể. Trong khi các đột biến mới phát triển và có thể góp phần vào thuốc trừ sâu Khả năng chống chịu, phản ứng nhanh chóng của bọ khoai tây đối với các hóa chất mới ở các vùng khác nhau của đất nước chỉ có thể được giải thích bởi sự đa dạng hiện có của nó.

Phát hiện này là tin không vui cho những người nông dân và các nhà khoa học hy vọng sẽ lật ngược tình thế trước các cuộc tấn công của bọ khoai tây Colorado. Schoville nói rằng dường như không có khả năng xảy ra rằng ngay cả một loại thuốc diệt côn trùng hoàn toàn mới cũng có thể giữ được dịch hại trong thời gian dài. Nhưng được trang bị kiến ​​thức về cách bọ khoai tây Colorado đã vượt qua các cuộc tấn công của ngành cho đến nay, nghiên cứu trong tương lai có thể giúp đưa ra các chiến lược sáng tạo để bắt kịp với kẻ thù này.

Schoville cho biết: “Các mô hình phức tạp hơn có thể giúp chúng ta tìm hiểu các kỹ thuật quản lý khác nhau ảnh hưởng đến sự tiến hóa của bọ hung như thế nào. “Điều đó có thể cho phép chúng tôi thay đổi phong cách quản lý của mình để làm chậm lại”.

Thông thường, sự thất bại trong kiểm soát với bọ khoai tây Colorado là do các yếu tố khác ngoài khả năng kháng thuốc trừ sâu. Thời gian phun rất quan trọng để kiểm soát. Bọ cánh cứng trú đông bị thu hút đến các cánh đồng trong khoảng thời gian vài tuần; phun thuốc diệt côn trùng quá sớm có thể chỉ kiểm soát được một phần số bọ cánh cứng đó. Tuy nhiên, đợi cho đến khi ấu trùng phát triển gần như đầy đủ cũng làm tăng khả năng kiểm soát thất bại. Ấu trùng nhỏ dễ kiểm soát bằng thuốc trừ sâu hơn nhiều so với những ấu trùng lớn. Sử dụng đúng lượng thuốc trừ sâu cũng như có được độ che phủ hoàn toàn của cây trồng là điều quan trọng.  

Bài báo này xuất hiện trong số tháng 2022 năm XNUMX của Người trồng khoai tây.