Tilbake til søkeresultatene

FRIMEDBIO-Fri prosj.st. med.,helse,biol

Carbon castles and beetle empires: effects of primed conifer defences on a tree-killing bark beetle-fungus complex

Tildelt: kr 7,5 mill.

Bakgrunn: I Carbon Castles-prosjektet har vi studert samspillet mellom granbarkbillen, patogene blåvedsopper som lever i et tett mutualistisk samliv med billene, og vanlig gran, deres felles vertstre. Granbarkbillen (Ips typographus) er et av våre mest skadelige trelevende insekter. Billene bærer med seg flere arter blåvedsopp i slektene Endoconidiophora, Grosmannia og Ophiostoma. Når barkbillene angriper et friskt grantre smitter de treet med sopp, og hvis angrepet er vellykket bryter biller og sopp sammen ned treets forsvar slik at det etter hvert dør. Når billene har masseforekomst kan de sammen med soppene drepe millioner av trær i utbrudd som kan pågå i årevis. Metoder og forsøksopplegg: Vi har studert treveis-samspillet mellom biller, sopp og trær på et detaljert molekylært nivå. Vi har brukt massiv DNA-sekvensering til å kvantifisere genuttrykket i nesten samtlige gener i granbarkbille, sopp og grantrær. Som et ledd i å forstå og tolke genuttrykket har vi også sekvensert genomet (hele arvematerialet til en organisme kodet i organismens DNA) til granbarkbillen og blåvedsoppen Endoconidiophora polonica, den mest dødelige av granbarkbillens sopper. I feltforsøk i Norge og Sverige har vi brukt plantehormonet metyl-jasmonat til å aktivere granas forsvar og studerer hvordan dette endrer genuttrykket i trærne, samt i biller og sopp som koloniserer trærnes bark. Vi har særlig fokusert på hvordan metyl-jasmonat setter granas forsvar i en form for alarmberedskap som gjør at treet kan reagere raskere og mer effektivt på senere angrep. En slik økning i trærnes motstandskraft uten noen synlig oppregulering av forsvaret kalles forsvarspriming (defense priming). Fenomenet er kjent fra mange ulike planter, men de underliggende mekanismene er lite kjent. Vi har også gjort studier i laboratoriet av genuttrykket til biller og sopp som har blitt eksponert for terpener og fenoler, sentrale komponenter i granas kjemiske forsvar. Sammen med samarbeidspartnere ved Kungliga Tekniska högskolan i Stockholm har vi også karakterisert trærnes kjemiske forsvar, med vekt på detaljerte analyser av hvordan metyl-jasmonat påvirker trærnes terpenproduksjon og hvordan dette igjen virker inn på billene og soppens evne til å kolonisere trærne. Resultater og betydning: Vi ser klare endringer i genuttrykket i biller og sopp som har blitt eksponert for granas kjemiske forsvar. I billene ser vi ikke uventet oppregulering av gener involvert i feromonproduksjon og detoksifisering av forsvarskjemikalier. Trærnes kjemiske forsvar viser meget interessante responser på behandling med metyl-jasmonat. Behandlingen fører ikke direkte til en økning i terpennivåer eller andre typiske forsvarsresponser, men gjør at trærne reagerer mye kraftigere på senere mekanisk såring. Trærne er også mye mer motstandsdyktige mot angrep av granbarkbillen. Økt motstandskraft oppstår noen uker etter behandling med MJ og kan vedvare i flere år. En hovedprioritet i det videre forskningsarbeidet i gruppen vår er å karakterisere de molekylære mekanismene bak denne latente aktiveringen (primingen) av trærnes forsvar. Dette arbeidet er allerede godt i gang i et nytt FRIPRO-finansiert prosjekt ledet av Melissa Magerøy som kom til oss med et ungt forskertalent-stipend i 2016. Vi arbeider også videre med å publisere det omfattende datamaterialet vi har generert i Carbon Castles-prosjektet.

Tree-killing bark beetles and their fungal associates represent a huge economic and ecological problem in boreal forests. Tree colonization by the beetle-fungus complex is controlled by tree resistance, including induced responses programmed by prior prim ing stimuli, and tree resistance is a key regulator of bark beetle populations and their ability to reach critical threshold population densities. Our proposed research will study the molecular interaction between the induced tree defences and the beetle- fungus colonization process, and contribute to reducing impacts of these important forest pests. Keys to the beetle's success are their mutualistic relationship with phytopathogenic fungi and the ability of the beetle-fungus complex to engage in coordinat ed mass-attacks that overwhelm the defensive capacity of healthy trees. Beetle aggregation is coordinated by pheromones derived from host precursors or produced de novo by the beetles from metabolic precursors. Recent research by our group has suggested t hat priming of tree defences by application of methyl jasmonate directly interferes with beetle pheromone production and limits host colonization. This in itself is interesting because it creates opportunities to control bark beetle aggregation through ma nipulation of host tree resistance or by identifying or enhancing the pheromone modification pathway. Our proposal describes a research plan to investigate the tripartite nature of the tree colonization process at the biochemical and transcriptional level , particularly when conifer defences are primed. We will use next generation sequencing of the beetle, the fungus and the host tree transcriptome, together with quantification of tree secondary metabolites and beetle pheromones by GC-MS, to generate a mol ecular ecological portrait of the pheromone interference by the tree, and to probe for the concurrent role of the fungus in the mutualistic co-colonization process by the tree-killing bark beetle-fungus complex.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Budsjettformål:

FRIMEDBIO-Fri prosj.st. med.,helse,biol

Finansieringskilder