Laboratoř entomopatogenních hlístic

Laboratoř entomopatogenních hlístic je součástí Entomologického ústavu Biologického centra AVČR v Českých Budějovicích již od roku 1985. Entomopatogenní hlístice, jejichž studiem se zabýváme, jsou hlístice čeledí Steinernematidae a Heterorhabditidae, tzv. hlístovky. Z hlediska schopnosti napadnout a usmrtit hostitele, jsou hlístovky skutečnými přeborníky. Svého hostitele totiž zabíjejí pomocí symbiotické bakterie již v prvních 24 až 48 hodinách od infekce a dále se pak vyvíjejí v jeho mrtvém těle. Mezi entomoparazitickými hlísticemi jsou schopny napadat vůbec nejširší spektrum hostitelů zahrnující hmyz mnoha řádů a vzácněji i jiné bezobratlé. Vyskytují se téměř ve všech typech biotopů, včetně polí, sadů a zahrad. Jedná se však o půdní organismy a tak jejich přítomnost bývá lidskému oku skrytá.  Vysoká účinnost, spolu s možností masového množení, dělají z hlístovek vhodný prostředek pro ochranu rostlin před hmyzími škůdci. V současné době je na trhu řada preparátů na bázi hlístovek, a do budoucna se s nimi patrně budeme setkávat stále častěji.

Výzkum v naší laboratoři probíhá především ve třech oblastech.

První z nich je taxonomie entomopatogenních hlístic, hledání a popis nových druhů. Popis a diagnostika každého nového druhu jsou založeny na důkladné morfologické, morfometrické a molekulárně biologické studii. Takto získané poznatky jsou poté publikovány v prestižních vědeckých časopisech. Za celou dobu existence laboratoře jsme pro vědu popsali již 12 druhů hlístic z čeledi Steinernematidae a Heterorhabditidae. Z toho 3 druhy jsou popsány z Čech, Steinernema weiseri, S. silvaticum a poslední pro vědu nový druh z Čech je S. poinari popsaná v roce 2014.

Druhou oblastí naší vědecké práce je ekologie entomopatogenních hlístic. Věnujeme se především studiu 1. výskytu hlístic v závislosti na gradaci hmyzích hostitelů; 2. kompetice původních a nepůvodních druhů hlístic v půdním prostředí, včetně role symbiotických bakterií v kompetici; 3. orientace hlístic v půdním prostředí a jejich odpověď na signály produkované hostiteli; 4. početnosti hlístic v průběhu roku a jejich hostitelského spektra včetně scavenging strategie.

Třetí významnou oblastí naší činnosti je faunistika, především dlouhodobé sledování výskytu entomopatogenních hlístic na nejrůznějších lokalitách v celé České republice. Díky této činnosti naše laboratoř disponuje unikátní databází výskytu těchto organismů, která je částečně zpřístupněná široké veřejnosti prostřednictvím Portálu informačního systému ochrany přírody provozovaného Agenturou ochrany přírody ČR. Mnohé z izolovaných kmenů se pak stávají součástí sbírky živých kultur, která obsahuje nejen hlístice z České republiky ale i z celého světa a slouží dále především pro naše výzkumné aktivity například jako srovnávací materiál ap.

Mimo zmíněných oblastí výzkumu se věnujeme i studiu ekologie parazitických hlístic měkkýšů (Jiří Nermuť) a studiu virů entomopatogenních hlístic (Noemi Herrero Asensio).

Sekce evoluční a populační genetiky

Počínaje rokem 2014 se naše laboratoř rozrostla o genetickou sekci pod vedením Martiny Žurovcové. Evoluční a populační genetika jsou v současné době základní obory, pomocí nichž lze zkoumat nejenom průběh evoluce na genetické úrovni, ale i řešit řadu praktických problémů. V naší laboratoři se proto zabýváme také obecným tématem evoluce multigenových rodin, neboť otázka jejich vzniku a následné funkční diverzifikace  ještě stále nebyla zcela objasněna. Konkrétním modelem je komplex Idgf (geny pro růstové faktory imaginálních terčků) u rodu Drosophila. Dalším výzkumným tématem je využití genetických markerů pro řešení taxonomických problémů (především druhová identifikace) vybraných členovců. Hlavními metodami v daném výzkumu jsou PCR amplifikace cílových genů a jejich sekvenování, pro studium populační struktury pak i alozymová analýza. Při následném statistickém vyhodnocování získaných dat používáme široké spektrum standardních programů jako jsou MEGA, GDA, DNAsp, PAUP, MrBayes a další. Připravujeme také detekci endosymbiontů u mšic pomocí fluorescenční in situ hybridizace (FISH).

Co můžeme nabídnout?

  • Izolace vhodného kmene hlístice v cílovém porostroru.
  • Entomopatogenní hlístice z laboratorní sbírky, která obsahuje řadu kmenů různých druhů rodů Steinernema a Heterorhabditis. Hlístice jsou skladovány v chladových boxech v teplotě 5°C ve skleněných nádobách naplněných inertním, vlhkost vázajícím materiálem. Životnost je cca 1-2 roky. Proto je každý kmen přemnožen na larvách zavíječe voskového přibližně jednou za půl roku až rok.                 
  • Test efektivity vybrané hlístice. Provádíme laboratorní testy na modelovém hostiteli (Galleria mellonella, Tenebrio molitor) i na cílovém škůdci.
  • Množení hlístic (větší množství hlístic pro klasické aplikace zajistíme zpracování metody množení in vitro, včetně izolace symbiotické bakterie hlístice).
  • Návrh vhodné aplikační metody pro hlístice, komplexní řešení založené na izolaci vhodného kmene hlístice z cílového prostoru, jeho otestování, návrh řešení jejich množení a jejich vlastní aplikace. Vše s ohledem na rozsah zásahu.

Řešené výzkumné projekty

Představují nepůvodní hlístice užívané v biologické ochraně ohrožení přírodních populací?

Patogenní hlístice (entomopatogenní a molluscicidní) představují atraktivní prostředek pro biologickou ochranu rostlin proti hmyzu a měkkýšům. Nicméně vzhledem k jejich přirozenému širokému rozšíření existuje možnost interakce mezi nepůvodními komerčními a domácími patogenními hlísticemi. Rozšíření patogenních hlístic a jejich populačně genetická struktura ve fragmentované zemědělské krajině nejsou známé. Tyto informace jsou však klíčové v hodnocení dopadu aplikací komerčních preparátů na domácí hlístice. Záměrem našeho projektu je zhodnotit ohrožení, které představuje používání nepůvodních patogenních hlístic pro hlístice domácí. Průběžně je mapováno rozšíření patogenních hlístic v modelové oblasti Jižních Čech a jejich genetická populační struktura. V laboratorních experimentech vyhodnocujeme možnost etablování komerčních hlístic v cílových biotopech a výsledky kompetice mezi přírodními a komerčními entomopatogenními hlísticemi.

Entomopatogenní a moluskoparazitické hlístice v České republice a na Floridě (USA)

Entomopatogenní hlístice z čeledí Heterorhabditidae a Steinernematidae (hlístovky) jsou významnými parazity hmyzu s širokým okruhem hostitelů. V současnosti jsou hlístovky úspěšně používány jako prostředek biologické ochrany rostlin před škodlivými druhy hmyzu jak v zemědělství tak i v lesnictví. To je důvodem značného vědeckého zájmu o porozumnění chování, ekologie a výskytu hlístic v přírodě. Ačkoliv je mnoho nově získaných isolátů indentifikováno jak morfologicky tak molekulárně geneticky jejich pozice v systému zůstává v některých případech nejistá. Několik druhů jako jsou Steinernema feltiae, S. carpocapsae,S, kraussei, S. intermedium / affine group and Heterorhabditis bacteriophora jsou kosmopolitně rozšířenými druhy. Náš projekt se snaží využít unikátních znalostí a know-how obou týmů, z České republiky i z University of Florida, za účelem prostudování druhových komplexů hlístovek vyskytujících se v různých částech světa. Přednostní zájem pak věnován skupině drhuhů S. intermediu / affine, která se v současné době jeví jako taxonomicky značně problematická.

Molekulární evoluce multigenové rodiny Idgf u Drosophila melanogaster

Hlavním cílem projektu je studium evoluce různých členů multigenové rodiny růstových faktorů imaginálních terčků (Idgf) u Drosophila melanogaster. Tento model zahrnuje dvě doposud velmi málo prozkoumané oblasti - evoluci jednotlivých lokusů v multigenových rodinách a evoluci genů působících ve vývinu organismů. Fylogenetický přístup je použit pro řešení otázky o původu a rychlosti evoluce Idgf lokusů (izolování dané multigenové rodiny z dalších hmyzích druhů). Přístup populačně-genetický (analýza dat získaných z jedinců nejméně ze dvou různých přírodních populací D. melanogaster) umožnila odhad rozsahu působení selekce ovlivňující jednotlivé lokusy, takže bylo možno odlišit vliv případné selekce od populačních procesů. Z našich výsledků vyplývá, že duplikace koresponduje s dobou formace celé čeledi Drosophilidae a daná multigenová rodina není starší než celý podřád Brachycera. Rozmístění polymorfismů a divergencí je u všech Idgf lokusů signifikantně heterogenní, ale testy prokázaly balancovanou selekci pouze u genu Idgf1.

[PI: M. Žurovcová]

Fylogeografie a populační genetika mšice obilné (Diuraphis noxia)

Cílem je pomocí molekulárně-genetických metod zhodnotit populace mšice na území ČR po 15 letech od jejího zjištění, porovnat rozdíly mezi různými invazními proudy a lokálními populacemi z předpokládaných center šíření (Střední Azie) a zjistit bionomické změny D. noxia v novém prostředí (změny životního cyklu, zonace výskytu a spektrum hostitelských rostlin).  Tento projekt má zásadní význam pro ochranu rostlin v ČR – mšice zhoubná má vzestupný trend a její bionomické charakteristiky vykazují značnou proměnlivost a tendenci k diferenciaci na populační úrovni. Předběžné výsledky ze vzorkovaných populací Středomořské oblasti vykazují vyšší počet haplotypů než v USA, ale bez zřetelné geografické struktury.

[PI: M. Žurovcová]

KONTAKT

Biologické centrum AV ČR, v.v.i.
Entomologický ústav
Branišovská 1160/31
370 05 České Budějovice

NAJÍT PRACOVNÍKA