Δευτέρα, 6 Μαρτίου 2017

«SOS» στους σωματοφύλακες της ντομάτας

«SOS» στους σωματοφύλακες της ντομάτας

«SOS» στους σωματοφύλακες της ντομάτας

Ηρθε από τη Λατινική Αμερική και έχει βάλει στο μάτι τις ντομάτες μας. Ελληνες επιστήμονες προσπαθούν να δημιουργήσουν μια βιολογική «παγίδα» για την Tuta absoluta, χρησιμοποιώντας τη «γλώσσα» της ίδιας της ντομάτας!


Τα φυτά δεν έχουν φωνή, όμως «μιλάνε» με πολλούς τρόπους και μια από τις σημαντικότερες γλώσσες που χρησιμοποιούν για να επικοινωνούν μεταξύ τους και με το περιβάλλον είναι χημική. Εκλύουν πτητικές ουσίες οι οποίες στέλνουν στα γειτονικά τους φυτά ή στα έντομα που πετούν γύρω τους συγκεκριμένα σήματα τα οποία «μεταφράζονται» αναλόγως προκαλώντας συγκεκριμένες αντιδράσεις. Αυτός είναι ο μηχανισμός μέσω του οποίου ένα φυτό ειδοποιεί τους «συγγενείς» του ότι δέχθηκε επίθεση από κάποια απειλή ώστε και εκείνοι να προετοιμαστούν αναλόγως ή προσελκύει κοντά του έντομα τα οποία είναι αβλαβή για το ίδιο αλλά επιτίθενται στους εχθρούς του προσφέροντάς του την πολυπόθητη σωτηρία. Ενα τέτοιο χημικό «σήμα SOS» που  χρησιμοποιούν τα φυτά της ντομάτας για να καλέσουν έναν πολύτιμο προστάτη τους από το έντομο Tuta absoluta, που καταστρέφει τα τελευταία χρόνια και τις σοδειές της χώρας μας, μελετά μια ομάδα ελλήνων επιστημόνων. Η μέθοδός τους παρουσιάζει την πρωτοτυπία ότι αποκωδικοποιεί για πρώτη φορά ένα σήμα συναγερμού που εκπέμπει το φυτό προτού ακόμη υποστεί την παραμικρή βλάβη με τη βοήθεια ενός μοναδικού εργαλείου, του ηλεκτροαντενογράφου.

Ξενόφερτη απειλή


Η Tuta absoluta είναι ένας από τους κύριους εχθρούς της ντομάτας πλέον και στην Ελλάδα

Η Tuta absoluta, ένα λεπιδόπτερο ιθαγενές της Λατινικής Αμερικής, αποτελεί αιώνια απειλή για την ντομάτα στην άλλη πλευρά του Ατλαντικού. Από τα μέσα της περασμένης δεκαετίας όμως, το 2006, πέρασε στην Ισπανία και από εκεί εξαπλώθηκε σε όλη τη λεκάνη της Μεσογείου και σε αρκετές χώρες της Ευρώπης. Στην Ελλάδα πρωτοεμφανίστηκε το 2008 στην Κρήτη (στα Χανιά) και μέσα στα χρόνια που ακολούθησαν εξελίχθηκε σε έναν από τους σοβαρότερους εντομολογικούς εχθρούς των ελληνικών καλλιεργειών ντομάτας. Οι προνύμφες της T. absoluta ανοίγουν στοές μέσα στο «σώμα» του φυτού και τρέφονται από αυτό εμποδίζοντας τη φωτοσυνθετική του ικανότητα και την ανάπτυξή του ενώ παράλληλα προσβάλλουν και τον καρπό: όχι μόνο τον καταστρέφουν κάνοντάς τον ακατάλληλο για το εμπόριο αλλά επίσης τον καθιστούν ευπαθή σε άλλα, δευτερογενή παθογόνα, με αποτέλεσμα να σαπίζει. Η αντιμετώπιση της T. absoluta, η οποία ορισμένες φορές έχει οδηγήσει σε καταστροφή ακόμη και του 80%-100% της παραγωγής κάποιων καλλιεργητών, δεν είναι καθόλου εύκολη. Εχει υψηλή αναπαραγωγική ικανότητα και μικρή διάρκεια γενιάς ενώ οι προνύμφες της ζουν στο εσωτερικό των φύλλων, των βλαστών και των καρπών. Οι παραγωγοί που ακολουθούν χημικές μεθόδους πρέπει να εναλλάσσουν διαφορετικά εντομοκτόνα, χωρίς πολλές φορές εγγυημένα αποτελέσματα. Οσον αφορά τη βιολογική καταπολέμησή του, αν και το λεπιδόπτερο είναι «εισαγόμενο» και αποτελεί νέο είδος στη Μεσόγειο και στην Ευρώπη, φαίνεται ότι είναι «ορεκτικό» για αρκετά ντόπια αρπακτικά και παρασιτοειδή έντομα τα οποία και έχουν αρχίσει να χρησιμοποιούνται στις βιολογικές καλλιέργειες. Ενας από τους αποτελεσματικούς φυσικούς εχθρούς του είναι και διάφορα είδη που ανήκουν στο γένος Trichogramma, μικροσκοπικά υμενόπτερα μήκους 0,2-1,5 χιλιοστών τα οποία μοιάζουν με σφήκες και είναι ωοπαρασιτοειδή - εναποθέτουν δηλαδή τα αβγά τους μέσα στα αβγά άλλων εντόμων (μεταξύ αυτών και της Tuta) καταστρέφοντάς τα.
Οι «Τριχ-ντοματοφύλακες»

Η ευεργετική δράση των Trichogramma για την ανάπτυξη και την ευρωστία των καλλιεργειών είναι γνωστή από πολύ παλιά - οι γεωργοί τα χρησιμοποιούσαν εξαπολύοντάς τα ως «φυσικό εντομοκτόνο» για να προστατεύσουν τις σοδειές τους από τις αρχές του περασμένου αιώνα. Αυτό που δεν ήταν γνωστό και άρχισε να αποκαλύπτεται την τελευταία δεκαπενταετία είναι ότι και τα ίδια τα φυτά φαίνονται να γνωρίζουν πολύ καλά τον μηχανισμό της «βιολογικής καταπολέμησης» και φροντίζουν να στέλνουν σήματα για να προσελκύσουν τους κατάλληλους προστάτες ανάλογα με την απειλή που έχουν δεχθεί. Συγκεκριμένα η ντομάτα, όπως ανακαλύφθηκε πρόσφατα, στέλνει χημικό «SOS» για να καλέσει σαν σωματοφύλακές της τα Trichogramma από την πρώτη κιόλας στιγμή που η Tuta θα αφήσει τα αβγά της επάνω στα φύλλα της. Αυτήν ακριβώς τη νέα γνώση διερευνά το πρόγραμμα Trichoindo που «τρέχει» το Μπενάκειο Φυτοπαθολογικό Ινστιτούτο με χρηματοδότηση της Γενικής Γραμματείας Ερευνας και Τεχνολογίας στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και διά βίου μάθηση» Εθνικό Στρατηγικό πλαίσιο Αναφοράς, εσπα 2007-2013, δράση «Αριστεία ιι». Οι ερευνητές των εργαστηρίων Γεωργικής Εντομολογίας, Βιολογικής Καταπολέμησης και Χημικού Ελέγχου Γεωργικών Φαρμάκων συνεργάζονται προκειμένου να εντοπίσουν τις χημικές ουσίες που εκλύει η ντομάτα για να προσελκύσει τους μικροσκοπικούς υπερασπιστές της, σε μια έρευνα η οποία μπορεί να οδηγήσει στην ανάπτυξη ενός εξελιγμένου «βιολογικού όπλου» για τον πόλεμο εναντίον της Tuta absoluta.
Συναγερμός στο «μαιευτήριο»


Ο δρ Παναγιώτης Μυλωνάς

«Τα φυτά εκλύουν σινιάλα, χημικά ερεθίσματα, για να προσελκύσουν τους φυσικούς εχθρούς των οργανισμών που τους επιτίθενται»
εξηγεί στο «Βήμα» ο δρ Παναγιώτης Μυλωνάς, υπεύθυνος του προγράμματος από το Εργαστήριο Βιολογικής Καταπολέμησης του Μπενακείου Φυτοπαθολογικού Ινστιτούτου. Πώς ακριβώς γίνεται αυτό; «Κάθε φυτό έχει έναν δικό του χημειότυπο, δηλαδή εκλύει κάποιες χημικές ουσίες στο περιβάλλον. Οταν όμως δεχθεί επίθεση, αλλάζει το προφίλ αυτών των χημικών ουσιών και εκλύει μια διαφορετική σύνθεση ή και ποσότητα ουσιών. Αυτές τις ουσίες αντιλαμβάνονται με τις κεραίες τους οι φυσικοί εχθροί, τα ωφέλιμα για το φυτό έντομα, και η συμπεριφορά τους είναι να πάνε προς το φυτό που έχει δεχθεί επίθεση για να το προστατεύσουν. Τώρα βέβαια δεν πάνε ακριβώς για να το προστατεύσουν, πάνε για να βρουν την τροφή τους, αλλά τα φυτά εκμεταλλεύονται ακριβώς αυτό» απαντά. «Η πρωτοτυπία στο δικό μας έργο είναι όμως ότι εδώ έχουμε έκλυση ουσιών από ωοτοκία, βλέπουμε δηλαδή για πρώτη φορά πώς το φυτό της ντομάτας αρχίζει αμέσως να αντιδρά μόλις το επιβλαβές έντομο αφήσει τα αβγά του, προτού δηλαδή προσβληθεί ή τραυματιστεί όπως γνωρίζαμε ως πρόσφατα. Ανταποκρίνεται μόνο σε ένα χημικό ερέθισμα, στα χημικά συστατικά του αβγού που βρίσκεται επάνω του».
Ισορροπώντας πάνω σε μια κεραία  

Το όλο έργο ξεκινά με την καταγραφή του χημικού προφίλ της ντομάτας. Για να προχωρήσουν σε αυτήν οι ερευνητές τοποθετούν το φυτό μέσα σε έναν ειδικό θάλαμο με αέρα συνεχούς ροής. «Καθώς ο αέρας βγαίνει, ό,τι πτητικό υλικό υπάρχει μέσα στον εναέριο χώρο αυτού του μικρού θαλάμου παγιδεύεται σε ένα προσροφητικό υλικό» περιγράφει ο κ. Μυλωνάς. Στο υλικό αυτό γίνεται έκπλυση με διάφορους οργανικούς διαλύτες και αναλύσεις με αέριο χρωματογράφο σε συνδυασμό με φασματόμετρο μάζας προκειμένου να διαπιστωθεί ποιες ακριβώς ουσίες περιέχει. Σε ένα «παραδοσιακό» εργαστήριο στη συνέχεια οι επιστήμονες θα προχωρούσαν σε πειράματα με τα έντομα που θέλουν να εξετάσουν, εκθέτοντάς τα στα διάφορα χημικά ερεθίσματα για να δουν πώς αντιδρούν κάθε φορά. Οι ερευνητές από το Μπενάκειο Φυτοπαθολογικό Ινστιτούτο όμως «κόβουν δρόμο» και επιταχύνουν τη διαδικασία εισάγοντας πειράματα ηλεκτροφυσιολογίας με τη βοήθεια ενός πρότυπου ηλεκτροαντενογράφου.Τι ακριβώς είναι αυτός ο ηλεκτροαντενογράφος; «Είναι ένας ανιχνευτής, χρησιμοποιούμε την κεραία του εντόμου, της διοχετεύουμε με ένα ρεύμα αέρα τα χημικά που βρήκαμε ότι εκλύει η ντομάτα και βλέπουμε αν αυτή αντιδρά» λέει ο ερευνητής. «Βεβαίως δεν ξέρουμε αν η αντίδραση είναι θετική ή αρνητική, βλέπουμε όμως σε ποιες ουσίες υπάρχει αντίδραση. Ετσι στη συνέχεια περνάμε στο επόμενο βήμα, χρησιμοποιούμε ένα ολφακτόμετρο και διοχετεύουμε πάλι το ερέθισμα, αλλά αυτή τη φορά έχουμε ολόκληρο το έντομο και παρατηρούμε τη συμπεριφορά του, αν το ερέθισμα το προσελκύει ή όχι». Οπως επισημαίνει, αν και η διαδικασία είναι αρκετά λεπτή - τα Trichogramma έχουν συνήθως μέγεθος γύρω στο μισό χιλιοστό, το πολύ ενάμισι, οπότε η κεραία τους είναι ακόμη πιο μικροσκοπική -, ο ηλεκτροαντενογράφος συντομεύει σημαντικά το έργο που έχουν να κάνουν οι επιστήμονες. «Παίρνουμε δεκάδες ουσίες και χρειάζεται πολύς χρόνος για να τις δούμε όλες μία-μία στο ολφακτόμετρο» εξηγεί. «Με τον ηλεκτροαντενογράφο κερδίζουμε χρόνο γιατί βλέπουμε πρώτα ποιες είναι οι ενεργές ουσίες, μπορεί να είναι μόνο πέντε από τις εκατό, και μετά πηγαίνουμε με αυτές στα πειράματα συμπεριφοράς».
Τεχνητή μίμηση της φύσης

Εξετάζοντας πώς αντιδρούν κάθε φορά τα Trichogramma στα διάφορα χημικά ερεθίσματα οι έλληνες ερευνητές φιλοδοξούν να εντοπίσουν ποιες ακριβώς ουσίες ή ποιο μείγμα ουσιών είναι αυτό που προσελκύει τα ωφέλιμα έντομα στις ντομάτες. Με τη γνώση αυτή θα μπορούσαν στο μέλλον να δημιουργηθούν με γενετική βελτίωση (δηλαδή διασταύρωση) ποικιλίες οι οποίες θα εκλύουν το επιθυμητό χημικό σήμα ώστε να προστατεύονται από την Tuta. «'Η ακόμη θα μπορούν να εφαρμόζονται αυτές οι ουσίες σε θερμοκήπια όπου γίνεται βιολογική γεωργία μαζί με τα ωφέλιμα έντομα ώστε να τα διατηρούν στον χώρο. Γιατί ένα πρόβλημα στη βιολογική καταπολέμηση είναι ότι αν η καλλιέργεια δεν έχει μεγάλη προσβολή, τα ωφέλιμα έντομα φεύγουν για να ψάξουν αλλού την τροφή τους».Στο πλαίσιο του προγράμματος οι επιστήμονες του Μπενακείου Φυτοπαθολογικού Ινστιτούτου εξετάζουν επίσης κάποιες ντόπιες ποικιλίες ντομάτας για να δουν αν το «αμυντικό» χημικό προφίλ τους είναι πιο ισχυρό σε σύγκριση με κάποιες εμπορικές ποικιλίες. «Εχει βρεθεί σε άλλα φυτά, π.χ. στο καλαμπόκι, ότι κάποιες ντόπιες ποικιλίες που δεν είχαν δεχθεί επί χρόνια γενετική βελτίωση είχαν γονίδια που τους έδιναν αυτό το χαρακτηριστικό, δηλαδή να αντιδρούν σε φυτοφάγα έντομα για να προσελκύσουν τα ωφέλιμά τους» λέει ο κ. Μυλωνάς.
Η σχετική μελέτη, η οποία δεν εξετάζει τις ελληνικές ποικιλίες ντομάτας γενετικά αλλά ως προς τον χημειότυπό τους, δεν έχει ακόμη ολοκληρωθεί, οπότε οι ερευνητές δεν είναι σε θέση να κάνουν ανακοινώσεις. Ως τώρα όμως, όπως μας λέει ο κ. Μυλωνάς, έχουν δει κάποιες διαφοροποιήσεις - οι ντόπιες ποικιλίες φαίνονται να αντιδρούν στις απειλές με πιο πλούσιο «άρωμα» από ένα εμπορικό υβρίδιο.http://www.tovima.gr