Komerční prezentace
Registrace uživatele

Přihlašte se k odběru informací, novinek, získejte přístup do diskuzního fóra.

Vesmír č. 10
Vesmír č. 10
Toto číslo vychází
2. 10. 2017
Novinky
Zdarma jedno celé číslo Vesmíru v pdf.
• Říjnové číslo Vesmíru
reklama

Příběh klíněnky jírovcové pokračuje

Pomůže feromon najít její domovinu?
Publikováno: Vesmír 79, 156, 2000/3

Jedním z významných stresových činitelů je poškození asimilačních orgánů kulturních rostlin např. dřevin způsobené hmyzem. V řadě případů vedl kalamitní výskyt škůdců k holožíru a osudnému poškození jednotlivých stromů i celých porostů. Připomeňme kalamitu ve smrkových monokulturách na našem území, kterou v letech 1917–1925 způsobily housenky bekyně mnišky (Lymantria monacha), nebo opakované napadení lesních porostů obalečem modřínovým (Zeiraphera diniana) a časově či prostorově vymezená přemnožení například ploskohřbetky smrkové (Cephalcia abietis), obaleče dubového (Tortrix viridana) nebo píďalek (např. píďalky podzimní, Operophtera brumata). V posledních letech vzbuzuje velkou pozornost napadení klíněnkou jírovcovou. Poškození jírovců (viz snímky na konci článku) bývá často sdělovacími prostředky zveličováno a vyvolává diskuse směřující k úvahám o „konci kaštanů v Čechách“.

Poprvé byla klíněnka jírovcová (Cameraria ohridella) pozorována r. 1985 v blízkosti Ohridského jezera (podle něj dostala své jméno). Od té doby se šíří na severozápad a r. 1989 se objevila u rakouského Lince. Počátkem devadesátých let způsobila vážné problémy ve Vídni, např. v Pratru a v Schönbrunnu, kde je jírovec hlavním okrasným stromem. Na území České republiky byla zjištěna r. 1993 a r. 1998 výrazně poškodila pražské parky. V roce 1999 zahrnoval areál jejího rozšíření celou střední Evropu a byla patrná tendence obsadit další území, například v Holandsku a v Alsasku (obrázek 1).

Larvy klíněnky jírovcové během svého vývoje na jírovci maďalu (Aesculus hippocastanum) vyžírají listový palisádový parenchym a tvoří rozsáhlé podkopěnky (miny; snímky na konci článku). Škodlivost klíněnky je umocněna rychlým vývojem během sezony má až čtyři generace! Při silném napadení, často již v průběhu druhé generace (v červnu a červenci), může požer způsobit odumírání a opadávání listů. V mnoha městských parcích a zahradách, kde jírovce bývaly hlavní složkou zeleně, jsou dnes stromy oslabené. Je možné, že by po víceletém silném napadení (zejména při spolupůsobení dalších stresových faktorů) odumřely. Podle posledního průzkumu [1] je však odumírání jírovců zaviněné klíněnkou sporadickým jevem je možné, že hynou jen přestárlé stromy. Hnědnutí, sesychání a opadávání listů nepůsobí pouze klíněnka, ale také houba Guignardia aesculi. Poškození houbou a housenkami klíněnky se často zaměňuje, ačkoli je dobře rozpoznatelné. Výrazně patrné zahnědlé podkopěnky na horní straně listu svědčí o housenkách, zasychání a hnědnutí listů z obou stran je způsobeno houbou. Žloutnutí listů od hran čepelí způsobují jiné faktory (zasolení, nedostatek vláhy či živin). Je obtížné posoudit, který ze stresových vlivů měl rozhodující význam a jak působily navzájem. Závažné je zjištění, že klíněnka jírovcová může přejít i na jiné hostitelské dřeviny, jak v poslední době naznačuje ojedinělé napadení javorů. 1)

Proč kalamita vznikla?
Na rozdíl od požíračů listů žijících v místě svého původu není přistěhovalá klíněnka jírovcová účinně omezována parazity. Zatím je málo parazitů i v místech, kde klíněnka žije už deset let (kolem 5 %, ojediněle 30 %) [1]. Je tedy možné, že klíněnka jírovcová nepochází z Balkánu, ale byla tam zavlečena z Asie či ze Severní Ameriky. Její blízcí příbuzní (příslušníci rodu Cameraria) žijí např. v Japonsku a v Americe.

Ochrana jírovců zatím spočívá v ničení napadeného listí a v postřicích přípravky bránícími tvorbě chitinu (např. diflubenzuronovým přípravkem Dimilinem). Postřik listů insekticidem je ale u vzrostlých stromů obtížný (musela by se ošetřit celá koruna). Jestliže se postřik provede v období maximálního výskytu vajíček první generace, ochrání listy před larvami po většinu vegetační sezony, což je s ohledem na další souvislosti (viz dosavadní údaje o mechanizmu účinku a o perzistenci přípravku) velmi zvláštní a zasluhuje určitě další zvýšenou pozornost. Aplikace některých přípravků na bázi pyrethroidů je sice prostřednictvím výjimky Ministerstva zemědělství principiálně možná, její účinnost je však v řadě případů nedostatečná. U obou skupin přípravků existují hygienická a ekologická rizika, která vlastní aplikaci problematizují.

Má klíněnka sexuální feromon
Tuto otázku jsme si v Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR položili v létě r. 1998. Podařilo se nám nadchnout pro tento projekt několik kolegů, kteří se víceméně bez finančního zabezpečení dali společně s námi do práce. Zprvu jsme (za pomoci pracovníků Královské zahrady Pražského hradu) prokázali chemickou komunikaci mezi samicí a samcem, zprostředkovanou sexuálním feromonem. Silnou atraktivitu samic pro samce jsme zjistili v pokusech s lapáky navnaděnými neoplozenými samičkami a v trubicovém olfaktometru (tzv. větrném tunelu), kde například vypreparované zadečky samic a jejich extrakty byly atraktivní v míře odpovídající atraktivitě živých „volajících“ samiček. Další pozorování prokázala, že samičky klíněnky jsou pro samce atraktivní v ranních hodinách s maximem asi dvě hodiny po svítání.

Tykadla samců motýlů jsou vysoce selektivní a extrémně citlivé biologické detektory, rozeznávající feromony samiček svého druhu na pozadí jiných vůní. Tohoto jevu využívají elektrofyzologická měření (obrázek 2), která v našem případě ukázala, že těkavé látky, obsažené jak ve vypreparovaných samiččích zadečcích, tak v extraktech z nich, vyvolávají výrazné odpovědi na samčích tykadlech, a tedy musí obsahovat feromon [4].

Chemickou strukturu feromonu jsme nedávno objasnili [5]. Práce byla provázena značným spěchem, protože zahraniční kolegové pracovali na stejném problému. Urychlili jsme líhnutí přezimujících kukel klíněnky, takže již počátkem ledna 1999 jsme měli pro naše pokusy dostatek biologického materiálu. Denně jsme vytřídili desítky klíněnek podle pohlaví a umístili je odděleně. Samičky jsme v dopoledních hodinách pozorovali a těm, které „volaly“ samečky k páření (obrázek 4), tedy produkovaly feromon, jsme feromonové žlázy odoperovali a extrahovali je v hexanu. Nashromáždili jsme extrakt přibližně z 1000 samiček a analyzovali jej. Feromonu bylo v extraktu tak málo, že naše přístrojové vybavení (spojení plynové chromatografie s hmotnostním detektorem) nebylo pro detekci a určení chemické struktury feromonu dostatečně citlivé.

Tykadla samců však na extrakty samičích feromonových žláz reagovala velmi citlivě, a proto jsme k identifikaci struktury feromonu použili alternativní metodu, založenou na sledování elektrických odpovědí tykadel. Nejprve jsme proměřili citlivost tykadel samců k řadám monoenických acetátů, alkoholů a aldehydů s 12 a 14 uhlíky v řetězci (typické sexuální feromony motýlů). Zjistili jsme, že nejúčinnější je (9E)-tetradecenal. Přítomnost aldehydické funkce ve struktuře feromonu byla nezávisle potvrzena chemickou derivatizací extraktů samiček. Pouze derivatizace specifická pro aldehydickou funkční skupinu způsobila úplnou ztrátu biologické aktivity extraktů. Tykadla samců nám posloužila jako vysoce citlivý biologický detektor i při dalších analýzách. K nim jsme použili zařízení, jež spojuje plynovou chromatografii s biologickým detektorem a je známé jako GC-EAD. Z měření extraktů z volajících samiček a standardů, provedeného na několika chromatografických fázích, jsme usoudili, že feromon bude konjugovaný tetradekadienal s dvojnými vazbami okolo uhlíku 9. Navržené struktury (12 polohových a geometrických izomerů) jsme připravili synteticky a změřili jejich biologickou aktivitu na samcích klíněnky. Nejúčinnější látkou byl (8E,10Z)-tetradeka-8,10-dienal, který vyvolával aktivitu srovnatelnou s neoplozenými samičkami a zcela identické chromatografické a elektrofyziologické vlastnosti jako účinná látka extrahovaná z volajících samiček. Tato látka je hledaným sexuálním feromonem klíněnky jírovcové. Nakonec se náš spěch vyplatil a mohli jsme přijímat gratulace od svých zahraničních kolegů.

Syntetický sexuální feromon působí jako velmi účinný a druhově specifický atraktant. Feromon bude použitelný v lapácích pro sledování, jak se škůdce šíří, k signalizaci nástupu prvé generace a k hodnocení jeho populační hustoty. ÚOCHB požádal o patentovou ochranu této látky a připravuje se její komerční využití.

Co dál aneb Najde se klíněnka jírovcová v Americe?
Feromonové lapáky pro klíněnku jírovcovou se pokusíme standardizovat a nabídnout k použití podobně, jak je běžné u řady osvědčených monitorovacích systémů na bázi feromonů hmyzu. Pokusíme se i o daleko rizikovější program, totiž o využití syntetického feromonu jako prostředku k regulaci škůdce – vychytáváním či zmatením samců.

Snad nejlépe se může náš feromon uplatnit jako pomůcka při ověřování identity klíněnky jírovcové: Je, či není novým druhem, který se náhle objevil v Makedonii? Existuje stejný nebo alespoň podobný druh reagující na stejný feromon ještě někde jinde, například v místech výskytu přirozených porostů jírovců nebo dalších druhů rodu Aesculus? Dá se předpokládat, že v místě původního výskytu bude populační hustota klíněnky jírovcové na nízké úrovni díky místním, ať již biotickým, nebo abiotickým regulačním vlivům. Podle analogie s jinými klíněnkami lze v původním biotopu očekávat vysoký výskyt parazitů, a tak zde mohla klíněnka jírovcová zcela unikat pozornosti. Předběžné výsledky ukazují, že sexuální feromon je druhově velmi specifický, a tedy neocenitelný právě při nízkých populačních hustotách škůdce. Je poměrně jednoduché rozeslat feromonové lapáky entomologům do různých částí světa, a pokud se zjistí výskyt „podezřelé klíněnky“, prostudovat její morfologii, bionomii, a zejména získat znalosti o přirozených nepřátelích. Lze si představit, že se podaří nalézt parazitoidy (cizopasníky, kteří během svého vývoje usmrcují hostitele) či predátory, kteří by se mohli stát účinnými bioregulátory klíněnky jírovcové i v Evropě. Samozřejmě by se musela respektovat všechna možná rizika (karanténní ohledy). 2)

Literatura

[1] Skuhravý V.: Zusammenfassende Betratung der Kenntnisse über die Rosskastanienminermotte, Cameraria ohridella Desch. & Dim. (Lep., Gracillariidae). Anz. Schädlingkunde (J. Pest. Science) 72, 95–99, 1999
[2] Ridgeway R. L., Silverstein R. M. a May N. I. (ed.): Behavior-Modifying Chemicals for Insect Managament. Marcel Dekker, Inc. New York 1990
[3] Coppel H. C., Mertins J. W.: Biological Insect Pest Suppression, Springer-Verlag, 1977
[4] Svatoš A., Kalinová B., Hoskovec M., Kindl J., Hrdý I.: Chemical Communication in Horse-Chestnut Leafminer Cameraria ohridella Deschka & Dimić. Ochrana rostlin 35, 10–13, 1999
[5] Svatoš A., Kalinová B., Hoskovec M., Kindl J., Hovorka O., Hrdý I.: Identification of a new lepidopteran sex pheromone in picogram quantities using an antennal biodetector: (8E,10Z)-tetradeca-8,10-dienal from Cameraria ohridella. Tetrahedron Lett. 40, 7011–7014, 1999

Obrázky

Poznámky

1) Pozn. red.: Zaujaly nás některé postřehy recenzenta článku. V souvislosti se „škodlivostí“ klíněnky jírovcové si dovolujeme ocitovat alespoň jeden z nich: „[Doporučuji zmírnit] negativní pohled na klíněnku jako škůdce našeho národního bohatství. Jírovec je koneckonců v naší přírodě cizincem, který se nemůže divit, když ho jiný cizinec ožírá.“
2) Klíněnku jírovcovou na obraze Františka Gregora najdete ve Vesmíru 76, 643, 1997/11.

MOŽNOSTI POUŽITÍ FEROMONŮ A JINÝCH SEMIOCHEMIKÁLIÍ

Samičky většiny druhů motýlů vylučuji sexuální feromony, jimiž lákají samce k páření. Tato chemická komunikace nabízí možnosti jak zasáhnout do reprodukčního cyklu daného druhu. Pro řadu obalečů, zavíječů či můr jsou k dispozici synteticky připravené feromony. S úspěchem se používají jednak k sledování četnosti výskytu, jednak k dezorientaci samců. V ohroženém porostu se vytvoří oblak vyšší koncentrace umělé vůně, a tím se samečkům hledání samičky zkomplikuje, nebo dokonce znemožní. Vedle technik založených pouze na feromonech existuje i několik metod, které kombinují atraktivitu sexuálních feromonů s klasickými či bioracionálními pesticidy. Nalákaní samci v blízkosti zdroje feromonové vůně přicházejí do styku s toxickými látkami insekticidů, s virovými preparáty, sporami entomopatogenních hub nebo s látkami ovlivňujícími vývoj hmyzu (IGR - "Insect Growth Regulators", například juvenoidy) [2].

Mnohem méně je rozvinuto používání jiných komunikačních látek, např. kairomonů (látek vylučovaných jedinci jednoho druhu, které s výhodou využívá jiný druh) a ovipozičních atraktantů a repelentů (těkavých a netěkavých rostlinných látek), které samičkám hmyzu zprostředkují informace o vhodnosti místa k nakladení vajíček. Nicméně jsou velmi perspektivní, neboť by umožnily regulovat početnost samiček a zasahovat mnohem efektivněji do populační dynamiky škůdců.

Příběh červce Icerya purchasi

Když se objeví nový škůdce, který jaksi do daného prostředí nepatří, vzpomeneme si na mistrovský kousek entomologů z konce minulého století (viz Vesmír 45, 355, 1966/12 a Vesmír 68, 215, 1989/4). Je to událost z doby, kdy ještě neexistovaly vysoce účinné (ale také vše zabíjející) insekticidy jako DDT. V r. 1868 byl v jedné z početných zahradnických školek v Menlo Parku v úrodné oblasti sanfranciské zátoky zjištěn na akátech nový škůdce červec Icerya purchasi, perlovec zhoubný. Spolu s rouby se dostal do okolí Los Angeles, kde tehdy byly nejrozsáhlejší plantáže citrusů, a r. 1880 se již vyskytoval na citrusech všude, kde se v Kalifornii pěstovaly. Kalifornského škůdce dostal na starost C. V. Riley, který povýšil na "hlavního entomologa" federální vlády. Podle popisu druhu usoudil, že červcovou vlastí bude Austrálie. Navázal kontakt s australským expertem F. Crawfordem a vypravil do Austrálie entomologa A. Koebeleho. Další perličkou je, že Koebele jel do Austrálie jako reprezentant Ministerstva zahraničí Spojených států na mezinárodní výstavě v Melbourne a nikoliv jako entomolog. Z Austrálie byli dovezeni přirození nepřátelé perlovce: parazitická moucha Cryptochaetum iceryae a slunéčko Rodolia cardinalis. Zvláště slunéčko se velmi osvědčilo a s jeho pomocí se podařilo kolapsu v pěstování citrusů zabránit. Drama se opakovalo poté, co bylo v sadech neprozřetelně použito DDT, ale to už by byl další příběh [3]. Poučení pro nás: Měli bychom hledat přirozené nepřátele klíněnky jírovcové. Kde ale začít? A jak?


V Entomologickém ústavu jsme zjišťovali odolnost přezimujících kukel klíněnky jírovcové vůči nízkým teplotám. Ke zmrznutí hemolymfy (a následné smrti) docházelo v průměru až při -23 °C. Úhyn v důsledku dlouhodobého vystavení nízkým teplotám začínal při -11 °C, ale ještě při -15 °C přežívala polovina kukel čtyři dny a třetina dokonce týden. Nedá se tedy předpokládat, že by v našich podmínkách zima klíněnkám ublížila. Na druhou stranu to ukazuje na možnost, že klíněnka pochází z některé země s hodně chladnou zimou. Parazitace kukel byla nízká, z kukel vystavených nízkým teplotám se však nevylíhli vůbec žádní parazitoidi - zřejmě jsou vůči chladu citlivější.


Soubory

Článek ve formátu PDF: 2000_V156-158.pdf (234 kB)

Diskuse

Žádné příspěvky