Biological and genetic variability of Brazilian populations of Telenomus podisi (Hymenoptera: Scelionidae) their implications for biological control of stink bugs

In de uitgestrekte velden van Brazilië wordt dagelijks een kleine oorlog gevoerd tussen gewassen en plagen. De bruine stinkbug, een klein insect dat zich voedt met soja, kan oogsten verwoesten als deze onbeheerd blijft. Decennialang hebben boeren vertrouwd op chemische sprays om deze insecten te stoppen, maar er is een natuurlijkere oplossing ontstaan: het gebruik van andere insecten om hen te bestrijden. Specifiek hebben wetenschappers zich gericht op een piepkleine wesp genaamd Telenomus podisi. Deze wesp is een gespecialiseerde jager die haar eitjes in de eitjes van de stinkbug legt. Wanneer de larven van de wesp uitkomen, consumeren ze de eitjes van de stinkbug van binnenuit, waardoor de plaag wordt gestopt nog voordat deze zelfs geboren kan worden. Deze methode, bekend als biologische bestrijding, is nu een belangrijk onderdeel van de landbouw in Brazilië, waarbij ongeveer 60.000 hectare aan soja wordt doelgericht behandeld met de introductie van deze nuttige wespen. De natuur is echter zelden uniform. Net zoals mensen uit verschillende regio's verschillende eigenschappen kunnen hebben, kunnen insecten uit verschillende plaatsen ook variëren in hoe ze zich gedragen, hoe lang ze leven en hoe goed ze zich voortplanten. Het begrijpen van deze verschillen is cruciaal, want als een boer een wesp vrijlaat die niet goed is aangepast aan zijn specifieke lokale omstandigheden, kan de hele inspanning om de gewassen te beschermen mislukken.

Een team van onderzoekers zette zich in om te onderzoeken of de wespen die in deze programma's worden gebruikt allemaal hetzelfde zijn, of dat ze in werkelijkheid een mix zijn van verschillende soorten die op elkaar lijken maar anders handelen. Ze verzamelden wespen uit vier verschillende regio's in Brazilië: het Federaal District in het centrum, São Paulo in het zuidoosten, Paraná in het zuiden en Mato Grosso in het westen. Deze insecten hadden vele generaties lang in laboratoriumkolonies geleefd, maar de wetenschappers wilden zien of hun herkomst nog steeds een spoor achterliet in hun biologie. Ze kweekten de wespen onder identieke omstandigheden, voedden ze met hetzelfde voedsel en hielden ze op dezelfde temperatuur, om te zien of er nog steeds verschillen zouden optreden. Ze volgden de wespen nauwgezet om te meten hoeveel eitjes de vrouwtjeswespen konden parasiteren, hoe lang het duurde voordat de jonge wespen volwassen werden en hoeveel van hen de volwassenheid bereikten. Ze testten ook of wespen uit de ene regio succesvol konden paren met wespen uit een andere regio, een cruciale test om te bepalen of ze tot dezelfde soort behoren. Ten slotte onderzochten ze het DNA van de wespen om te zoeken naar verborgen genetische verschillen die met het blote oog niet zichtbaar zijn.

De resultaten toonden aan dat deze wespen verre van identiek zijn. De wespen uit het Federaal District gedroegen zich anders dan die uit de andere drie regio's. Terwijl de wespen uit São Paulo, Paraná en Mato Grosso vrij vergelijkbaar waren met elkaar, viel de groep uit het Federaal District op. Zij hadden een langere ontwikkeling van ei naar volwassen insect, maar hadden een hoger overlevingspercentage als jonge insecten. De vrouwtjes uit deze regio leefden ook langer, waardoor ze eitjes konden leggen over een langere periode. In tegenstelling hiertoe groeiden de wespen uit São Paulo en Paraná sneller en plantten zij zich sneller voort, maar leefden hun vrouwtjes niet zo lang. Deze verschillen zijn van belang omdat ze veranderen hoe de populatie wespen groeit. De sneller groeiende wespen kunnen beter in staat zijn om hun aantallen snel te vergroten om een plotselinge toename van stinkbugs bij te houden, terwijl de langer levende wespen stabieler kunnen zijn over een langere tijd.

De meest opmerkelijke ontdekking kwam toen de onderzoekers de populaties probeerden te mengen. Wanneer zij een vrouwtjeswesp uit het Federaal District paren met een mannetje uit een van de andere drie regio's, faalde de paring om vrouwelijke nakomelingen voort te brengen. In de wereld van deze wespen komen vrouwtjes voort uit bevruchte eitjes en mannetjes uit onbevruchte eitjes. Het feit dat er geen vrouwtjes werden geboren, betekende dat de paring niet succesvol was. Echter, wanneer de onderzoekers wespen uit São Paulo, Paraná en Mato Grosso met elkaar kruisten, produceerden zij gezonde vrouwelijke nakomelingen, net zoals zij dat deden bij paringen binnen hun eigen groepen. Deze reproductieve barrière suggereert dat de wespen uit het Federaal District niet slechts een iets andere versie van de anderen zijn; ze kunnen een compleet andere soort zijn die toevallig hetzelfde lijkt. Dit idee werd ondersteund door hun DNA. Toen de wetenschappers een specifief gen sequentieerden, vormden de wespen uit het Federaal District een duidelijke genetische groep, gescheiden van de andere drie regio's door een significante kloof in hun genetische code. De wespen uit de andere drie regio's waren genetisch zo vergelijkbaar dat ze als dezelfde soort verschenen, maar de groep uit het Federaal District was duidelijk onderscheidend. De onderzoekers waarschuwen echter dat hoewel deze bevindingen suggereren dat T. podisi mogelijk een complex van verschillende soorten is, verdere taxonomische en genetische studies nodig zijn om dit te bevestigen, aangezien er nog steeds een mogelijkheid is van brede genetische en morfologische variatie binnen de groepen.

Deze bevindingen suggereren dat wat boeren en wetenschappers als één enkele soort, Telenomus podisi, hebben bestempeld, in werkelijkheid een complex van twee of meer verschillende soorten kan zijn. Eén groep, gevonden in het Federaal District, is genetisch geïsoleerd en reproductief incompatibel met de anderen. De andere groep, gevonden in São Paulo, Paraná en Mato Grosso, gedraagt zich als één enkele, samenhangende soort. Dit onderscheid is essentieel voor de toekomst van de biologische bestrijding. Als een boer in het zuiden wespen uit het Federaal District vrijlaat, kunnen zij niet alleen er niet effectief in slagen de lokale stinkbugs te bestrijden vanwege biologische verschillen, maar kunnen zij ook een genetisch onderscheidend organisme introduceren dat daar niet thuishoort. De studie benadrukt dat het selecteren van het juiste biologische bestrijdingsmiddel meer vereist dan alleen kijken naar het insect; het vereist weten waar het insect precies vandaan komt en het begrijpen van de unieke genetische en biologische kenmerken ervan. Door deze verborgen verschillen te herkennen, kunnen wetenschappers ervoor zorgen dat de juiste wesp wordt gekoppeld aan het juiste veld, waardoor de strijd tegen gewasplagen nauwkeuriger en effectiever wordt.