Der Herbst-Heerwurm (Spodoptera frugiperda) ist ein berüchtigter Schädling in der Landwirtschaft. Es zerstört lebenswichtige Nahrungsmittelpflanzen und bedroht die globale Ernährungssicherheit. Es wurde berichtet, dass er sich von mehr als 350 Pflanzenarten ernährt, von Mais über Baumwolle bis hin zu Gemüse.
Dieser Schädling versammelt sich in Massenansammlungen oder „Armeen“, die über Nacht ganze Ernten zerstören können.
Die Herbst-Heerwurmmotte (FAW) ist in tropischen und subtropischen Regionen Amerikas beheimatet. Es wurde erstmals 2016 in Westafrika gemeldet und es wurde angenommen, dass es sich rasch über Afrika, Asien, Südostasien, Australien, den Pazifik und Neuseeland ausgebreitet hat.
In Afrika gehen jährlich schätzungsweise bis zu 17,7 Millionen Tonnen Mais durch FAW verloren. Die Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen hat eine Kampagne gestartet – die Global Action for Fall Armyworm Control –, um eine Reaktion zu koordinieren. Hier kommen wir ins Spiel.
Sherlock-Genome
CSIRO-Forscher Dr. Wee Tek Tay und sein Pest Genomics Team sind an dem Fall beteiligt. Das Team nutzt Sequenzierungstechniken der nächsten Generation, um die genetische Vielfalt hochinvasiver Insekten zu analysieren. Diese Technik hilft uns, Insektenschädlinge und ihre Entwicklung zu verstehen. Der Artikel wird in der Zeitschrift veröffentlicht Wissenschaftliche Berichte.
Das Team hat daran gearbeitet, FAW-Invasionswege zu identifizieren (woher sie kommen), Hybridisierungen zu erkennen (wenn sich zwei verschiedene Arten zu einer neuen verbinden) und herauszufinden, ob FAW Resistenzen gegen Insektizide und Biopestizide entwickelt.
„Wir haben genetische Marker verwendet, um den Genfluss zwischen Populationen im Laufe der Zeit und über Kontinente hinweg zu untersuchen“, sagte Tek.
„Wir haben an einer groß angelegten populationsgenetischen Analyse von FAW mit Wissenschaftlern aus ganz Afrika, Südostasien, Ostasien, dem Pazifikraum und der Europäischen Union zusammengearbeitet, um auf einem früheren Projekt aufzubauen.“
„Die Betrachtung des gesamten Genoms, über nur mitochondriale Gene oder schmale DNA-Marker hinaus, zeigte, wie komplex FAW-Populationen sind. Dadurch konnten wir besser verstehen, wie wir die Ausbreitung dieser Populationen stoppen können.“
Flatterchaos
Dr. Rahul Rane, leitender Forschungsberater im Pest Genomics Team und Hauptautor der Studie, sagte, sie hätten wichtige genetische Signaturen gefunden, die zeigten, dass sich FAW von Asien nach Afrika (Populationen in Uganda und Malawi) nach Westen ausgebreitet habe. Dieser Befund war eine Überraschung.
„Unsere Forschungsergebnisse „Stellen Sie den bisherigen Konsens in Frage, dass FAW sich einfach von seinem ursprünglichen Verbreitungsgebiet in Amerika nach Westafrika, dann in den Rest Afrikas und ostwärts bis nach Asien ausgebreitet hat“, sagte Rahul.
Die Forschung zeigte auch, dass die Populationen in Myanmar und China unterschiedlich waren. Anstatt wie von Experten angenommen genetisch miteinander verbunden zu sein, wurden tatsächlich mehrere unterschiedliche Populationen des Schädlings mehrfach nach Asien eingeschleppt. Dies war wahrscheinlich auf den internationalen Handel zurückzuführen.
Wenn wir ermitteln, wo menschliche Aktivitäten zur Einführung von FAW an neuen Standorten geführt haben, können wir erkennen, wo wir bessere Biosicherheitspraktiken anstreben können. Der Zugriff auf dieses Wissen hilft Regierung und Industrie, sich vor weiteren FAW-Invasionen zu schützen.
Knackende Raupen-Abstammung
Das Forschungsprojekt deckte auch einige Überraschungen bei der australischen FAW auf. Sie fanden heraus, dass australische FAW-Populationen auch erhebliche genetische Unterschiede aufwiesen. Dies deutet darauf hin, dass die Falter von unterschiedlichen Orten und unterschiedlichen Populationen stammten und sich nicht nur von einem einzigen Einschleppungspunkt aus verbreiteten.
Die Populationen von Queensland, Northern Territory und Westaustralien unterschieden sich genetisch deutlich. Dies weist darauf hin, dass es in der frühen Phase der Populationsbildung nur eine begrenzte Konnektivität zwischen diesen Populationen gab.
Tek sagte, FAW habe sich erstmals im Januar 2020 von Südostasien und Papua-Neuguinea (PNG) über die Torres-Straße bis nach Nord-Queensland nach Australien ausgebreitet.
„Queensland-Populationen aus Walkamin, in der Nähe von Cairns und weiter südlich bei Mackay, sind genetisch eng mit der PNG-Population verwandt. Die PNG-Population weist Verbindungen zurück zu Yunnan in China auf“, sagte Tek.
„Allerdings war die westaustralische Bevölkerung genetisch enger mit ihren Nachbarn in Malaysia und Indien verwandt.“
„Dies deutet darauf hin, dass es möglicherweise über einen anderen Eintrag im Nordwesten Australiens eingetroffen ist. Dies stimmt mit dem überein.“ Es wurden unterschiedliche Resistenzprofile gegen Pestizide festgestellt in der Bevölkerung Westaustraliens und Queenslands.
Überwachung der Mottenbewegung
Je mehr wir über die FAW-Bewegung wissen, desto besser können wir diesen berüchtigten landwirtschaftlichen Schädling bekämpfen. Insbesondere seine Gene zeigen, wie Populationen miteinander verwandt sind. Dies legt nahe, welche Handelswege möglicherweise einen stärkeren Fokus auf die Biosicherheit erfordern, um neue durch Menschen verursachte Einschleppungen zu verhindern. Dies ist besonders wichtig, um andere exotische Spodoptera-Arten zu stoppen, die landwirtschaftliche Nutzpflanzen bedrohen.
FAW-Populationen unterscheiden sich in ihrer Insektizidresistenz und ihren Ernährungsmerkmalen. Das bedeutet, dass wir in Australien weiterhin den Genfluss in die lokalen Populationen überwachen müssen, um etwaige erhöhte Insektizidresistenzen zu bewältigen. Die Kenntnis des genetischen Codes wird dazu beitragen, gezielte Managementstrategien für den australischen Agrarsektor zu entwickeln.
Mehr Informationen:
Rahul Rane et al., Komplexe Mehrfacheinführungen treiben Herbst-Heerwurm-Invasionen in Asien und Australien voran, Wissenschaftliche Berichte (2023). DOI: 10.1038/s41598-023-27501-x