Bladlöss spottar inte i glaset, men gärna i växtsaft

För att studera i detalj hur bladlöss tar upp växtsaft, limmades en gyllene tråd ansluten till inspelningsenheter på senapsbladlusens rygg.

BildHans Smid

Forskare vid Umeå universitet, Wageningen University & Research och företaget Keygene har upptäckt en resistensgen i backtrav som skyddar mot angrepp från persikbladlöss och två andra sorters växtlöss. Men tobaksmjöllöss och kålbladlöss är först opåverkade av SLI1-genen, men sen, för kålbladluset, förändras festandet snabbt till en ovanlig spottritual.

Att identifiera den genetiska koden för sjukdomsresistens hos växter är knepigt. En enda gen kan vanligtvis bara erbjuda skydd mot en specifik sjukdom eller parasit. Men den här gången är det annorlunda. SLI1-genen skyddar mot flera obesläktade skadegörare. Forskning som delvis gjort vid Umeå Plant Science Centre vid Umeå universitet belyser hur växter skyddar sig från insektskadegörare – och vice versa.

Blad- och mjöllöss är allmänt utbredda på växter och jordbruksgrödor. De livnär sig på växtsaft, men sprider också virus. Krav på att minska användning av insektsmedel i jordbruket innefattar därför forskning om naturliga försvarsmekanismer i växterna.

Karen Kloth, som i dag är forskare på Wageningen University & Research i Nederländerna och tidigare postdoktor i Benedicte Albrectsens forskningsgrupp vid Umeå universitet, specialiserar sig på detta område. År 2017 upptäckte hon en gen, SLI1, som gör modellväxten backtrav (Arabidopsis thaliana) motståndskraftig mot persikbladlus.

I en ny studie publicerad i Plant, Cell & Environment, visar forskarteamet att denna gen endast är aktiv i det så kallade floemet – cellerna som transporterar den sockerrika saften genom växten. De upptäckte också att genen fungerar mot flera arter av blad- och mjöllöss vilka, liksom persikbladlusen, föder på floemsaft.

SLI1-genen minskar aptit och förökning hos löss

– Kålmjöllöss och två olika sorters bladlöss, tobaksbladslus och kålbladlus, trivs inte på växter med denna gen. De får färre avkommor och ägg. Med detaljerade beteendestester har vi avslöjat att lössen producerar mer spott och det dröjer längre innan de börjar äta från växter med genen, som verkar ge dem sämre förmåga att ta upp floemsaften, säger Karen Kloth.

Genen fungerar dock inte mot alla sugande växtlöss. Senapsbladlöss visade ett ovanligt beteende som forskarteamet menar är ett sätt att bryta resistensen. Karen Kloth förklarar:

– De injicerade upprepade gånger sina nålliknande mundelar in i floemet och spottade upp till 20 gånger innan de faktiskt började äta av SLI1-plantorna. Detta kan tyda på att upprepad injektion av spott, som vi vet innehåller speciella proteiner, kan hjälpa lössen att övervinna växtens försvar.

Mot ökad resistens i lantbruksgrödor

Att en enkel gen kan ge skydd mot flera arter av sugande insekter samtidigt, är ny kunskap som ifrågasätter evolutionära teorier. Växtlöss är ett kolossalt problem i Europeisk växtodling och de är svåra att hantera. För förutom den skada de själva orsakar på växten, sprider de växtvirus som är ett stort problem för jordbruket. Det är därför ganska anmärkningsvärt att upptäcka att en enda gen i backtrav kan ge skydd mot olika arter av växtlöss samtidigt.

– Vi hoppas att ytterligare forskning kan avslöja den underliggande mekanismen så att vi genom växtförädling med denna gen, kan öka motståndskraft i framtida grödor, säger Karen Kloth.

De nya rönen, framtagna i samarbete med Umeå universitet och företaget KeyGene, är delvis financierade av ett Veni-bidrag som tilldelades Karen Kloth 2018 av Nederländska forskningsrådet (NWO). Projektet handlar om forskning mot naturliga försvarsmekanismer i växter mot insekts- och virusskador som kan minska användningen av insektsmedel.

Om den vetenskapliga artikeln:

Kloth, KJ, Shah, P, Broekgaarden, C, Ström, C, Albrectsen, BR, Dicke, M.: SLI1 confers broad-spectrum resistance to phloem-feeding insects. Plant Cell Environ. 2021; 1– 12. https://doi.org/10.1111/pce.14064

Pressfoto. Hans Smid