Entomologie Wageningen Universiteit Fundamenteel & onderzoek Bio-interacties
toegepast
duurzame gewasbescherming
Entomologie in Wageningen onderzoeksthema’s • Chemische en moleculaire ecologie • rol van informatiestoffen in gedrag en ecologie • gen-expressie in ecologische interacties • Gedrags- en populatie-ecologie • gedrag en adaptatie aan omgeving •
interacties op populatie-niveau
• Functionele biodiversiteit en agro-ecologie •
functies van ecologische groepen in agro-ecosysteem
• effect van diversiteit op populatie-grootte
Verdediging van planten • Direct -> Waardplantresistentie -> Veredelaars • Indirect -> Biologische bestrijding -> Biologische bestrijdingsbedrijven •schuilplaatsen •alternatief voedsel •SOS-signalen Natuurlijke vijand indirect
Herbivoor
direct Plant
Plantenverdediging: voorbeelden Plant defences: examples
morfologisch barriers
physical/chemical defence
Plantenverdediging: oppervlakte-eigenschappen
Resistentie tegen Lepidoptera in Brassicaceae
• Antibiosis tegen rupsen • Antixenosis tegen rupsen ♦ waslaag ♦ secundaire metabolieten
• Overgevoeligheidsreactie tegen vlinder-eieren • Indirecte afweer: ♦ waslaag ♦ aantrekking natuurlijke vijanden
Laboratory of Entomology
Arabidopsis thaliana epicuticular wax micromorphology
Wildtype Ler stem
cer4
cer2
Wildtype Ler silique
cer15
cer8 From: Koornneef et al. (1989)
White bar = 1 µm
Micromorfologie of epicuticulaire waskristallen
Langendijker
G8329 ‘’glossy’’
adult
Eieren
Eerste stadium rups
Plutella xylostella L. (Yponomeutidae) Diamondback moth koolmotje
L2
L4
pupa
Resistentie tegen Lepidoptera in Brassicaceae
• Antibiosis tegen rupsen • Antixenosis tegen rupsen ♦ waslaag ♦ secundaire metabolieten
• Overgevoeligheidsreactie tegen vlinder-eieren • Indirecte afweer: ♦ waslaag ♦ aantrekking natuurlijke vijanden
Laboratory of Entomology
Overgevoeligheidsreactie op Pieris eieren
leaf
petiole
Zijn waardplantresistentie en biologische bestrijding goed te combineren? 1. Waardplantresistentie Lagere populatiedichtheden plaaginsect 2. Bevordering van natuurlijke vijanden middels planteigenshappen
+
-
Effect Effectof ofdensity densityof ofleaf leaftrichomes trichomeson onaapredator predatorconsuming consumingeggs eggsof ofaaphytophagous phytophagousisnect isnect
Veredeling Selecteren van planten op: • Opbrengst • Resistentie tegen ziekten en plagen • Goede interactie met biologische bestrijders • effecten van planten op bb » bv. trichomen, extraflorale nectar
• effecten van planten op herbivoren met effect op bb » bv. opslag van sec plantenstoffen door planteneter
• herbivoor-geïnduceerde effecten van planten op bb » bv. SOS-geuren
Biologische bestrijding Selecteren natuurlijke vijanden op: • Goede bestrijding plaag • Goede performance onder praktijkomstandigheden • Goede performance op gewas waarop bb nodig is • effecten van planten op bb » bv. trichomen, extraflorale nectar
• effecten van planten op herbivoren met effect op bb » bv. opslag van sec plantenstoffen door planteneter
• herbivoor-geinduceerde effecten van planten op bb » bv. SOS-geuren
‘Secundaire arbeidsvoorwaarden’: • inperking pesticiden • klimaatomstandigheden • voedsel voor adulte sluipwespen • vindbaarheid
van plaagorganismen
bij lage dichtheden
Nodig in milieuveilige en duurzame gewasbescherming: Beste samenwerking van plant en biologische bestrijder
1. Beste plant voor natuurlijke vijand
2. Beste natuurlijke vijand voor plant
‘SOS geuren’ 1. Best producerende plant -> plantenveredelaar 2. Best reagerende biologische bestrijder -> producent natuurlijke vijanden
‘SOS-geuren’: een algemeen verschijnsel • in > 13 plantenfamilies • reactie van planten op kauwers, zuigers, mineerders, stengelboorders etc • sluipwespen en roofvijanden reageren • specifieke informatie
Selectie van cultivars met verhoogde geurproductie
Dosis – respons relatie Bijdrage van indivuduele geurstoffen Genetische modificatie met sleutelenzymen Onderlinge beïnvloeding in biosynthese
Lima boon, spintmijten, roofmijten
Aangetast (geweest) P<0.001
onaangetast
Kool, rupsen van koolwitjes, Cotesia sluipwespen Aangetast (geweest) P < 0.001
onaangetast
• • • • •
Hexagon met 6 plant posities Planten in grond 100 roofmijten loslaten in centrum Roofmijten lopen over de grond Planten checken op roofmijten op regelmatige tijdstippen T. urticae-infested lima bean
∅ 40 cm Soil
Second plant-herbivore combination 20 cm
Wooden box
60 cm
60 cm
Release point
Genetische variatie in SOSgeurstofproductie
4,8-dimethyl-1,3(E),7-nonatriene • Belangrijke geurstof van b.v. – – – –
Gerbera planten beschadigd door spint Lima boon planten beschadigd door spint Komkommer planten beschadigd door spint Mais planten beschadigd door rupsen
• Biologische bestrijders zoals P. persimilis (roofmijt) en C. marginiventris (sluipwesp) worden er door aangetrokken
4,8-dimethyl-1,3(E),7-nonatriene
Biosynthese van dimethyl nonatriene • Vraat • Spuug van rupsen • De novo biosynthese
OH OPP
nerolidol synthase farnesyl diphosphate (FDP)
demonstrated by Donath & Boland, 1995 (3S)-(E)-nerolidol
Emission 4,8-dimethyl1,3(E),7-nonatriene
WUR expertise TTI core - Koolvlieg Entomology
Plant Breeding
Bioscience
Plant Physiology
Biointeractions
Insect Insect ecology ecology and and physiology physiology
Genetic Genetic variation variation and and breeding breeding
Biochemistry Biochemistry and and ‘omics’ ‘omics’
Cell Cell physiology physiology of of secondary secondary metabolites metabolites
Signalling Signalling compounds compounds and and pathogens pathogens
Insect Insect behaviour, behaviour, life life history,cultures, history,cultures, biotypes biotypes
Germ Germ plasm plasm screens screens
Metabolomics, Metabolomics, headspace headspace NMR NMR
Transport Transport mechanisms mechanisms
Mechanisms Mechanisms of of resistance resistance Tritrophic Tritrophic interactions: interactions: plant plant volatile volatile metabolome metabolome
Breeding, Breeding, MAS, MAS, QTL+LD QTL+LD mapping mapping
Plant-microbe-insect Plant-microbe-insect interactions interactions
Biological Biological control control and and IPM IPM
Biochemistry Biochemistry of of enzymes enzymes and and inhibitors, inhibitors, Terpene Terpene biosynthesis, biosynthesis,
Genomics, Genomics, Bioinformatics Bioinformatics
Biostatistics Biostatistics
Next Next Gen Gen Sequencing, Sequencing, Proteomics, Proteomics, Receptomics, Receptomics,
HTP HTP behaviour behaviour screen,EPG, screen,EPG, olfactometer olfactometer
Diagnostics Diagnostics for for plant plant pathogens pathogens and insects and insects Semiochemicals Semiochemicals for for monitoring monitoring and and control control
Virus Virus transmission transmission by by insects, insects, epidemiology epidemiology
Biological Biological control control & & IPM IPM
