Tilbake til søkeresultatene

BIONÆR-Bionæringsprogram

Plant - insect relationships: imaging CO2, pheromones, and plant odors in the olfactory pathway of an herbivorous insect

Alternativ tittel: Insekt - plante relasjoner: avbildning av CO2, feromoner og plantedufter i herbivore insekters luktebaner

Tildelt: kr 5,0 mill.

Evolusjon av insekt-plante relasjoner har utgjort et av vitenskapens sentrale tema i mer enn 150 år. Charles Darwin påpekte samspillet mellom blomstrende planter (angiospermer) og plante-etende (herbivore) insekter allerede i 1859, i Origin of Species. Da Darwin så den lange sporen på en orkidé fra Madagaskar, forutsa han faktisk eksistensen av en pollinerende nattsvermer med en svært lang sugesnabel. Endelig bevis for koevolusjonen som inkluderer orkidéen og den langtungede nattsvermeren, med navnet Xanthopan morganii praedicta, kom først på 1990-tallet. Det er generelt akseptert at angiospermer, som oppsto for 130 millioner år siden, krevde en spesifikk form for bestøvning. Også i vår tid pollineres de fleste blomstrende planter av insekter. Når det gjelder interaksjon med angiospermer, er insekter den viktigste gruppen av terrestriske organismer. Landbruk, som er nært knyttet til angiospermer, er derfor fundamentalt avhengig av disse små organismene. På den annen side representerer imidlertid visse herbivore insektarter et alvorlig problem for landbruket nettopp fordi de er plante-etere. Selv om disse skadedyrene utgjør kun 1% av alle insekter, er de ansvarlig for et betydelig tap på avlinger. For å etablere et bærekraftig landbruk, er det nødvendig å minimere omfanget av skadeinsekter og samtidig bevare insektenes biologiske mangfold. Dette krever, fremfor alt, økt kunnskap om insekter. For å fremme et bærekraftig landbruk, bidrar vi med ny kunnskap om det olfaktoriske systemet til en plante-etende insektart som representerer et av verdens alvorligste skadedyr, nattsvermeren Helicoverpa armigera. Som mange andre insekter, har nattsvermeren mulighet til å detektere små svingninger i ekstern CO2-konsentrasjon. I det pågående prosjektet har vi nylig kartlagt den spesifikke sansebanen som bærer informasjon om CO2 fra det sensoriske organet og inn i sentralnervesystemet. De nye funnene viser at alle de sensoriske fibrene projiserer direkte inn i hjernens primære luktsenter (https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphys.2020.00202/full). I en påfølgende artikkel beskriver vi andreordens projeksjonsnevroner som sender CO2 signalene videre. Generelt viser disse forskningsresultatene at input fra ulike sanseorganer koples sammen i høyere hjernesentra - i form av henholdsvis CO2- og planteduft-spesifikke projeksjonsnevroner som har overlappende terminaler. Denne typen anatomiske data er essensiell for videre utforskning av den veletablerte kjemosensoriske kommunikasjonen som kjennetegner insekt - plante relasjonen.

In this joint proposal including research groups at the Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing; Henan Agricultural University, Zhengzhou; and Chemosensory laboratory, Norwegian University of Science and Technology (NTNU), we will extend our already well established cooperation on the olfactory system of a plant feeding insect representing one of the worldwide pests. The fruitfulness of this cooperation has been demonstrated by numerous international publications. The expert competence in the distinct groups complements each other in an optimal manner as the Chinese groups focus on the peripheral arrangement of the insect's chemosensory system and the Norwegian group on the central pathways. For establishing a sustainable agriculture, the human society has to balance between the two factors of preserving biodiversity of pollinating insects and at the same time minimizing the extent of pests. Therefore, the knowledge about insects in general and pest species specifically is utterly important. In this assignment, we aim to explore chemosensory signal processing including CO2, plant odors, and pheromones in the noctuid moth, Helicoverpa armigera. As larvae, these organisms damage reproductive organs of important crops. Adult insects measure CO2 emission from plants in search for optimal hosts. This ability is based on a specific gaseous-sensing organ located on the tip of two mouthpart structures. The project presented here, includes three work packages (WPs), each of which corresponds to distinct levels of the chemosensory pathway: 1) WP1 to detection and processing at the peripheral level, 2) WP2 to coding principles in the primary olfactory center (the antennal lobes), and 3) WP3 to modulation of odor-evoked behavior. In addition to the scientific outcome in the form of publications and presentations, this project will contribute to regulate populations of insect pests in an environmentally sound way.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Aktivitet:

BIONÆR-Bionæringsprogram