Platforma Sygnalizacji Agrofagów - Online Pest Warning System

Kwarantannowy nicień – węgorek sosnowiec (Bursaphelenchus xylophilus)
Podsumowanie wyników badań prowadzonych w roku 2023

D.C. Zadanie 1.2. Optymalizacja metod wykrywania, monitorowania i zwalczania kwarantannowego nicienia węgorka sosnowca (Bursaphelenchus xylophilus) oraz jego wektora – żerdzianki sosnówki (Monochamus galloprovincialis) w warunkach środowiskowych Polski

Marek Tomalak i Anna Filipiak, Zakład Metod Biologicznych, IOR-PIB

Głównym celem prowadzonych badań było poszukiwanie i testowanie nowych rozwiązań zwiększających skuteczność, szybkość i wiarygodność metod wykrywania, monitorowania i zwalczania węgorka sosnowca (B. xylophilus) oraz jego wektorów.

Realizacja zadań 2023 roku objęła badania terenowe i laboratoryjne. Przeanalizowano 142 próby drewna z różnych rejonów kraju - głównie sosny opanowanej przez żerdziankę sosnówkę i inne saproksylofagi oraz chrząszczy tych owadów odłowionych do pułapek feromonowych. Najczęściej wykrywano nieszkodliwy gatunek nicienia B. mucronatus, który jest najbardziej zbliżony do kwarantannowego B. xylophilus. Materiał ten uzupełnił dotychczasowe informacje dotyczące zmienności genetycznej populacji B. mucronatus w Polsce. Drugim, mogącym sporadycznie występować w sośnie był B. fraudulentus. Izolowano również gatunki Bursaphelenchus z innych grup typologicznych, m. in. B. piniperdae i B. pinophilus. W żadnej z badanych prób drewna i chrząszczy żerdzianki nie wykryto obecności kwarantannowego, patogenicznego dla sosny węgorka sosnowca (B. xylophilus).

W ramach prac nad zwiększeniem precyzji identyfikacji B. xylophilus oraz rodzimego B. mucronatus kontynuowano badania nad wiarygodnością metody morfologicznej, szeroko wykorzystywanej przez służby fitosanitarne na świecie. Dzięki włączeniu do badań szczepu B. xylophilus Roll, zawierającego markerową mutację Bxy-rol(tom3) (Tomalak i Filipiak, 2019) oraz innych populacji tego gatunku (US10 i Nanjing), które podobnie, jak B. mucronatus posiadają mukron na końcu ogona samic, przeprowadzono serię krzyżowań diallelicznych i ocenę fenotypów powstających w potomstwie. Badania te jednoznacznie wskazały na genetyczny charakter uwarunkowania tej ważnej taksonomicznie cechy morfologicznej i wyjaśniły mechanizm jej dziedziczenia. Raz wprowadzona do populacji B. xylophilus cecha „nietypowej” obecności mukrona pozostaje w niej, stopniowo rozprzestrzeniając się do prawie wszystkich osobników. Wykryta obecnie zależność wyklucza możliwość wiarygodnego odróżnienia tych gatunków na podstawie morfologii.  

W ramach kontynuacji badań nad spontanicznym procesem hybrydyzacji międzygatunkowej pomiędzy B. xylophilus oraz B. mucronatus wyprowadzono 3 rekombinacyjne linie wsobne hybryd (RIL), różniące się potencjałem reprodukcyjnym, żywotnością, oraz patogenicznością w stosunku do siewek sosny. Krzyżówki B. xylophilus z B. mucronatus Olsztyn-01 i B. xylophilus z B. mucronatus Lwówek-01 zachowują wysoką płodność i persystencję w następnych pokoleniach, lecz patogeniczność w stosunku do sosny była obserwowana tylko w krzyżówkach z B. mucronatus Lwówek-01. Kolejne pokolenia linii hybryd RIL-03 (B. xylophilus x B. mucronatus Kampinos-01) wykazywały zaś niską stabilność populacji spowodowaną słabą reprodukcją i całkowity brak patogeniczności w stosunku do sosny. Przeprowadzone badania wykazały, że krzyżowanie pomiędzy B. xylophilus i B. mucronatus jest możliwe, jednakże, jego skuteczność i konsekwencje mogą być uzależnione of genotypu lokalnego partnera (B. mucronatus). Spośród 3 badanych genotypów wykrytych na obszarze Polski, genotyp pośredni (europejski + wschodnioazjatycki) może być najbardziej niebezpieczny.

Przez cały okres sprawozdawczy kontynuowano prace nad metodami wykrywania i identyfikacji hybryd międzygatunkowych powstających pomiędzy B. xylophilus i rodzimym, B. mucronatus, które w naturalnych warunkach mogą równocześnie zasiedlać sosnę. Obecność powstających in vitro hybryd potwierdzano na podstawie pojedynczych osobników dorosłych nicieni przy pomocy molekularnych testów PCR ze specyficznymi starterami (Filipiak i wsp. 2017). Po raz pierwszy wykazano równoczesną obecność elementów materiału genetycznego pochodzącego zarówno z B. xylophilus, jak i B. mucronatus nawet w pokoleniu F16 hybryd tych gatunków.

W celu wyjaśnienia zróżnicowania intensywności prążków DNA specyficznych dla gatunków rodzicielskich w populacjach hybryd międzygatunkowych B. xylophilus x B. mucronatus, w bieżącym roku wyselekcjonowano serię populacji, dla których w trakcie elektroforezy DNA otrzymywano intensywniejsze prążki specyficzne dla B. xylophilus oraz serię z intensywniejszymi prążkami dla B. mucronatus. DNA wybranych osobników zostało poddane sekwencjonowaniu. Badania te wykazały, że poszczególne osobniki hybryd charakteryzują się relatywnie różną zawartością materiału genetycznego przodków (B. xylophilus i B. mucronatus). Skorelowana z wyższą intensywnością prążków wyższa wartość sekwencjonowania („percent identity”) wykazywała większe podobieństwo do sekwencji jednego z gatunków rodzicielskich znajdujących się w bazie GenBank.

W tegorocznych badaniach do identyfikowania B. xylophilus i B. mucronatus, włączono technikę PCR opracowaną przez Matsunaga i wsp. (2019). Umożliwia ona również różnicowanie populacji gatunku B. mucronatus pod względem genotypowym w znacznie prostszy sposób niż czasochłonna PCR-RFLP. Przeprowadzone badania potwierdziły te założenia, lecz wykazały, że metoda ta nie umożliwiała wykrywania genotypu pośredniego, do którego należy większość polskich populacji B. mucronatus.

Badania odłowionych na różnych stanowiskach w Polsce chrząszczy żerdzianki sosnówki, przeprowadzane przy pomocy techniki real-time PCR wykazały występowanie w ich ciele jedynie rodzimego, niepatogenicznego gatunku B. mucronatus. Metoda ta wykrywa nie tylko całe nicienie, lecz również ich pozostałości po wyjściu żywych. Fizycznie nicienie w chrząszczach wykrywane były do połowy września, natomiast technika real-time PCR wykrywała ich śladowe resztki, aż do ostatniego odłowu owadów do pułapek fermomonowych (połowa października). Opracowana przez nas wcześniej technika real-time PCR została włączona w tym roku przez EPPO do protokołu diagnostycznego: „EPPO. 2023. PM 7/4 (4) Bursaphelenchus xylophilus. EPPO Bulletin, 53, 156–183”, jako jeden ze standardów diagnostycznych, obowiązujących we wszystkich krajach Europy.

Tegoroczne badania w Nadleśnictwie Wronki potwierdziły również stałą obecność na tym stanowisku oraz pełnienie funkcji wektora B. mucronatus (i potencjalnie B. xylophilus) przez tycza mniejszego (Acanthocinus griseus). Nicienie wykrywano zarówno w drewnie opanowanym wyłącznie przez tego owada, jak i w chrząszczach - pod pokrywami i w tchawkach. Jednakże, zasiedlenie chrząszczy tycza mniejszego przez nicienie było znacząco niższe (kilka, lub kilkanaście osobników) w porównaniu do transmisji z udziałem żerdzianki sosnówki, gdy w pojedynczym owadzie znajdowano od kilkudziesięciu do ponad 1000 nicieni. A. griseus był wcześniej wykazywany, jako potencjalny wektor B. xylophilus w Japonii.