PANNON EGYETEM GEORGIKON MEZŐGAZDASÁGTUDOMÁNYI KAR INTERDISZCIPLINÁRIS DOKTORI ISKOLA Vezető: Dr. habil. VÁRNAGY LÁSZLÓ D.Sc.
Témavezető: Dr. habil. NÁDASY MIKLÓS C.Sc. Konzulens: Dr. SZŐCS GÁBOR C.Sc.
NÉHÁNY KÁRTEVŐ ROVAR KÉMIAI KOMMUNIKÁCIÓJÁNAK ELEKTROFIZIOLÓGIAI ÉS VISELKEDÉSI VIZSGÁLATA A NÖVÉNYVÉDELMI ELŐREJELZÉS ÉRDEKÉBEN
Készítette: KÁRPÁTI ZSOLT KESZTHELY 2007
2
NÉHÁNY KÁRTEVŐ ROVAR KÉMIAI KOMMUNIKÁCIÓJÁNAK ELEKTROFIZIOLÓGIAI ÉS VISELKEDÉSI VIZSGÁLATA A NÖVÉNYVÉDELMI ELŐREJELZÉS ÉRDEKÉBEN Értekezés doktori (PhD) fokozat elnyerése érdekében Írta: KÁRPÁTI ZSOLT Készült a Veszprémi Egyetem Interdiszciplináris Doktori Iskolája keretében Témavezető: Dr. habil. Nádasy Miklós C.Sc. Elfogadásra javaslom: igen / nem ……………………………………… Dr. Nádasy Miklós A jelölt a doktori szigorlaton …......... % -ot ért el, Az értekezést bírálóként elfogadásra javaslom: Bíráló neve: …........................ …................. igen /nem …………………… (aláírás) Bíráló neve: …........................ …................. igen /nem …………………… (aláírás) Bíráló neve: …........................ …................. igen /nem …………………… (aláírás) A jelölt az értekezés nyilvános vitáján …..........% - ot ért el Keszthely, ……………………………..
…………………………. a Bíráló Bizottság elnöke
A doktori (PhD) oklevél minősítése…................................. ………………………… Az EDT elnöke
3
TARTALOMJEGYZÉK TARTALOMJEGYZÉK........................................................................................................................... 3 KIVONATOK ............................................................................................................................................ 5 MAGYAR NYELVŰ KIVONAT .................................................................................................................... 5 SUMMARY (ANGOL NYELVŰ KIVONAT).................................................................................................... 7 ZUSAMMENFASSUNG (NÉMET NYELVŰ KIVONAT).................................................................................... 9 1. BEVEZETÉS........................................................................................................................................ 11 2. CÉLKITŰZÉS ..................................................................................................................................... 14 3. IRODALMI ÁTTEKINTÉS ............................................................................................................... 16 3.1. A KÉMIAI KOMMUNIKÁCIÓRÓL ÁLTALÁBAN ................................................................................... 16 3.1.1. A lepkék kémiai kommunikációjának áttekintése.................................................................... 21 3.1.1.1. A lepke feromonok azonosítása ...................................................................................................... 22 3.1.1.2. A lepkék feromon termelődési helye és kibocsátása ....................................................................... 22 3.1.1.3. A lepkék feromontermelését befolyásoló tényezők......................................................................... 23
3.2. A SZEMIOKEMIKÁLIÁK FELFOGÁSÁNAK KÖZPONTI ÉS PERIFÉRIÁS IDEGRENDSZERI ALAPJAI........... 23 3.2.1. A rovaragy szaglólebenyének felépítése és működése ............................................................ 25 3.2.2. A rovarok szaglószervei.......................................................................................................... 27 3.2.3. A szaglásban részt vevő idegsejtek típusai és funkcióik ......................................................... 29 3.2.3.1. A rovarok szagló receptor neuronja ................................................................................................ 29 3.2.3.2. A helyi interneuronok...................................................................................................................... 30 3.2.3.3. Projekciós neuronok........................................................................................................................ 31
3.3. A KUKORICAMOLY .......................................................................................................................... 31 3.3.1. A kukoricamoly általános leírása........................................................................................... 31 3.1.2. A kukoricamoly kémiai kommunikációjának áttekintése ........................................................ 33 3.1.2.1. Feromon azonosítás......................................................................................................................... 33 3.1.2.2. A feromon termelődési helye .......................................................................................................... 35 3.1.2.3. A kukoricamoly feromontermelését befolyásoló hormonok ........................................................... 36 3.1.2.4. A kukoricamoly csalogató viselkedése............................................................................................ 36 3.1.2.5. A kukoricamoly feromon szenzitív szaglószőrei............................................................................. 36 3.1.2.6. Tápnövény illatanyagok azonosítása ............................................................................................... 37
3.4. A GYAPOTTOK-BAGOLYLEPKE ........................................................................................................ 38 3.4.1. A gyapottok-bagolylepke általános leírása ............................................................................ 38 3.4.2. A gyapottok-bagolylepke kémiai kommunikációjának áttekintése.......................................... 39 3.5. A FEROMON CSAPDÁK SZEREPE A NÖVÉNYVÉDELEMBEN ................................................................ 40 3.5.1. Ragacsos csapda .................................................................................................................... 41 3.5.2. Palást csapda ......................................................................................................................... 41 3.5.3. Varsás csapda ........................................................................................................................ 41 3.5.4. Talaj csapda ........................................................................................................................... 42 3.5.5. Növényi illatanyaggal működő csapda................................................................................... 42 4. ANYAG ÉS MÓDSZER...................................................................................................................... 43 4.1 A KUKORICAMOLY SZEXFEROMONJÁVAL KAPCSOLATOS VIZSGÁLATOK .......................................... 43 4.1.1. A kukoricamoly tenyésztésének és kinevelésének folyamata................................................... 43 4.1.2. A kukoricamoly csalogató viselkedési vizsgálatának módszere ............................................. 44 4.1.3. A Z- és E-vonalú kukoricamoly szexferomon termelés összehasonlításának módszere.......... 44 4.1.3.1. Extraktum készítés .......................................................................................................................... 44 4.1.3.2. Gázkromatográfiás vizsgálatok ....................................................................................................... 45
4.1.4. A Z- és E-vonal párosodási aktivitása, a párosodás kezdetének hossza és időtartalma......... 46 4.2. A KUKORICAMOLY TÁPNÖVÉNYEIVEL KAPCSOLATOS VIZSGÁLATOK .............................................. 47 4.2.1. A kukoricamoly csápválasza a tápnövény illatanyagokra...................................................... 47 4.2.1.1. Tápnövények................................................................................................................................... 47 4.2.1.2. Illatanyag gyűjtés ............................................................................................................................ 47 4.2.1.3. Gázkromatográfiás-elektroantennográf (GC-EAD) vizsgálatok...................................................... 48 4.2.1.4. Kémiai analízis................................................................................................................................ 50
4.2.2. A rovar-szélcsatornás vizsgálatok módszere.......................................................................... 50 4.3. A KUKORICAMOLY SZAGLÓLEBENYÉNEK VIZSGÁLATA ................................................................... 51
4 4.3.1. A kukoricamoly szaglólebenyének morfológiai feltárása ....................................................... 51 4.3.1.1. Kísérleti állatok ............................................................................................................................... 51 4.3.1.2. Az agy rögzítése jelölése és vizsgálata immunofluoreszcens módszerrel ....................................... 52 4.3.1.2.1. Minta előkészítés .................................................................................................................... 52 4.3.1.2.2. Lézer konfokális mikroszkóp.................................................................................................. 53 4.3.1.2.3. Három dimenziós képalkotás .................................................................................................. 53
4.3.2. A kukoricamoly szagló receptor neuronjának in vivo jelölése immunocitokémiai eljárással 54 4.3.3. A kukoricamoly feromon szenzitív projekciós neuronjainak in vivo feltárása intracelluláris felvételezéssel ................................................................................................................................... 54 4.4. SZABADFÖLDI CSAPDÁZÁSOK NÖVÉNYI ILLATANYAGOKKAL ......................................................... 56 5. EREDMÉNYEK .................................................................................................................................. 58 5.1 A KUKORICAMOLY SZEXFEROMONJÁVAL KAPCSOLATOS VIZSGÁLATOK .......................................... 58 5.1.1. A kukoricamoly Z-vonalának csalogató viselkedése .............................................................. 58 5.1.2. A kukoricamoly Z- és E-vonalának szexferomon termelése.................................................... 59 5.1.3. A Z- és E-vonal párosodási aktivitásának vizsgálata ............................................................. 61 5.1.4. A Z- és E-vonal párosodás kezdete és hossza......................................................................... 62 5.2. A KUKORICAMOLY TÁPNÖVÉNYEIVEL KAPCSOLATOS VIZSGÁLATOK .............................................. 64 5.2.1. A kukoricamoly csápválasza a tápnövény illatanyagaira....................................................... 64 5.2.2. Rovar-szélcsatornás vizsgálatok ............................................................................................ 66 5.3. A KUKORICAMOLY SZAGLÓLEBENYÉNEK VIZSGÁLATA ................................................................... 67 5.3.1. A kukoricamoly szaglólebenyének morfológiai feltárása ....................................................... 67 5.3.2. A kukoricamoly szagló receptor neuronjának in vivo jelölése immunocitokémiai eljárással 69 5.3.3. A kukoricamoly feromon szenzitív projekciós neuronjainak in vivo feltárása........................ 71 5.4. SZABADFÖLDI CSAPDÁZÁSOK NÖVÉNYI ILLATANYAGOKKAL ......................................................... 75 6. MEGVITATÁS .................................................................................................................................... 77 6.1 A KUKORICAMOLY SZEXFEROMONJÁVAL KAPCSOLATOS VIZSGÁLATOK .......................................... 77 6.2. A KUKORICAMOLY TÁPNÖVÉNYEIVEL KAPCSOLATOS VIZSGÁLATOK .............................................. 80 6.3. A KUKORICAMOLY SZAGLÓLEBENYÉNEK VIZSGÁLATA ................................................................... 82 6.4. SZABADFÖLDI CSAPDÁZÁSOK NÖVÉNYI ILLATANYAGOKKAL ......................................................... 84 7. ÖSSZEFOGLALÁS............................................................................................................................. 86 7.1. A KUKORICAMOLY SZEXFEROMONJÁVAL KAPCSOLATOS VIZSGÁLATOK ......................................... 86 7.2. A KUKORICAMOLY TÁPNÖVÉNYEIVEL KAPCSOLATOS VIZSGÁLATOK .............................................. 87 7.3. A KUKORICAMOLY SZAGLÓLEBENYÉNEK VIZSGÁLATA ................................................................... 87 7.4. SZABADFÖLDI CSAPDÁZÁSOK NÖVÉNYI ILLATANYAGOKKAL ......................................................... 89 8. KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS ............................................................................................................. 90 IRODALOM ............................................................................................................................................ 92 ÚJ TUDOMÁNYOS EREDMÉNYEK ................................................................................................ 104 RÖVIDÍTÉSKEK JEGYZÉKE ........................................................................................................... 105
5
KIVONATOK Magyar nyelvű kivonat Néhány kártevő rovar kémiai kommunikációjának elektrofiziológiai és viselkedési vizsgálata a növényvédelmi előrejelzés érdekében Vizsgálataim során a kukoricamoly (Ostrinia nubilalis Hübner (Lepidoptera: Pyralidae))
és
egyéb,
kukoricában
előforduló
kártevő
lepkék
kémiai
kommunikációjának tanulmányozását tűztem ki célul. Vizsgálataim fő célpontja a kukoricamoly volt, mert ennek a fajnak a szexferomoncsapdával történő hazai monitorozása még nem megoldott, annak ellenére, hogy a lepke szexferomonját már évekkel ezelőtt meghatározták. Több éves, több helyen végzett szabadföldi kísérleteim azt igazolták, hogy az ismert szexferomon keverékkel csalétkezett csapda nem vonzza a kukoricamolyokat. A kukoricamoly esetében fajon belül a feromon komponensek aránya alapján két un. vonal különíthető el (Z-vonal, E-vonal). Ezzel kapcsolatban megpróbáltam feltárni a Z-vonalból származó kukoricamoly csalogató viselkedésének korcsoport szerinti változását, a Z- és E-vonal szexferomon termelődésbeli különbségeit, párosodási hajlamukat illetve, a párosodás kezdetét és hosszát a sötét periódusban. Ugyanakkor vizsgáltam a különböző tápnövények által termelt illatanyagok nőstény kukoricamoly csápjára gyakorolt hatását, illetve rovarszélcsatornában vizsgáltam a nőstények tápnövényre való repülését. Továbbá célom az volt, hogy a Z- és E-vonal szaglólebenyének morfológiáját és működését feltárjam a perifériás receptoroktól a projekciós neuronokig. Ezen kívül egy másik, a kukoricában is előforduló kártevővel, a gyapottok-bagolylepkével (Helicoverpa armigera Hübner (Lepidoptera:
Noctuidae))
végeztem
szabadföldi
csapdázásokat
növényi
illatanyagokkal. A szexferomonnal végzett vizsgálatok során laboratóriumi fotoboxban végeztem a megfigyeléseket. A szexferomon főkomponens mennyiségének (titer) meghatározásához gázkromatográfot (GC) használtam. A tápnövényekből származó kivonatok
elektrofiziológiai
elektroantennográfot
aktivitásának
használtam
kimutatásához
(GC-EAD).
A
GC-vel
szaglólebeny
immunocitokémiai eljárást és intracelluláris felvételezéseket végeztem.
egybekötött feltárásához
6 Az eredmények azt mutatták, hogy a kukoricamoly Z- és E-vonala hasonló tendenciát mutat szexferomon mennyiség, párosodási aktivitás, párosodás időszakának kezdete és hossza tekintetében, azzal a különbséggel, hogy az E-vonal frissen kelt nőstényei nagyobb mennyiségű szexferomon főkomponenst (E11-14:Ac) termelnek (8,25 ng/nőstény), mint a Z-vonalhoz tartozók (3,00 ng/nőstény). A tápnövény kivonatok vizsgálata során 17, nőstény csápon elektrofiziológiailag aktív komponenst találtam. A szélcsatornás vizsgálatok során a vadkomló vonzó hatásúnak bizonyult. A kukoricamoly hím és nőstény szaglólebenyének morfológiai feltárását elvégeztem valamint a két vonalnál a két szexferomon komponensre válaszoló receptor, illetve projekciós neuronok, szaglólebenybeli beidegzését meghatároztam. Az a néhány komponens, amelyet szintetikus formában sikerült beszerezni szadadföldi csapdázások során nem mutatott számottevő vonzó hatást a gyapottok-bagolylepkére. Ezek után tovább kell folytatni a már elektrofiziológiailag (GC-EAD) aktívnak talált komponensek meghatározását és szintézisét, majd a komponensek egyenkéni illetve keverékként történő szélcsatornás és szabadföldi hatásvizsgálatát. Amennyiben ezek a vizsgálatok mind sikerrel járnak, akkor egy újabb monitorozási lehetőséget tudunk biztosítani a növényvédelmi szakemberek számára.
7
Summary (angol nyelvű kivonat) Study of the chemical communication of some selected pests by electrophysiological and behavioral methods, for use in practical monitoring My aim was to study the chemical communication of the European corn borer (Ostrinia nubilalis Hübner (Lepidoptera: Pyralidae)) and other moth pests of corn. I have chosen the European corn borer, because the monitoring with pheromone trap in Hungary has not yet been solved, altough the pheromone has already been identified. This is because neither the commercially available attractant nor those, which were composed by myself based on the literature data proved to be suitable for practical monitoring. The European corn borer has two strains (Z-strain, E-strain) which differ in the ratio of the pheromone components. I analysed the circadian rhythm of the calling behavior of the Z-strain, the circadian rhythm of the sex pheromone titer and the mating activity by comparing the E- and Z-strains during the scotophase. Plant volatiles from the host plants were tested to identify active components on the antenna of the female European corn borer. Wind tunnel experiments were carried out with the host plant to observe the female behavior. Furthermore, we made extensive physiological and morphological analysis of the corn borer’s primary olfactory relay center, the antennal lobes to compare the Z- and E-strains. We conducted field experiments with cotton bollworm (Helicoverpa armigera Hübner (Lepidoptera: Noctuidae)) to test plant volatiles. The experiments with sex pheromones were carried out in laboratory conditions in photobox; gas chromatograph (GC) was used to analyse the amount of the sexpheromone (titer). GC coupled electroantennograph (GC-EAD) was used to identify electrophysiologically active components from the host plant extracts. Double staining immunocitochemical technique and intracellular recording were used to analyse the morphology and physiology of the antennal lobe structure. The results suggest that the periodicity in titer of the respective main pheromone components of Z- and E-strains show a rather similar trend, both regarding diel periodicity and age dependence. The major difference between the two strains was that the freshly emerged E-strain females produce more main component (8.25 ng/female) of the sex pheromone than the Z-strain females (3.00 ng/female).
8 During the observation of the plant volatiles I found 17 components showing activity on the female antenna. In the wind tunnel tests the hop (intact plant) was attractive for the females. We have reconstructed the female and male antennal lobe of the European corn borer. Furthermore, I identified the reversed sensitivity of the two pheromone-responding glomeruli accounting for the dramatic shift in male preference using staining technique of the receptor and projection neuron. In the field tests, only some of the identified compounds were available, and those were not attractive for the cotton bollworms. Further studies are requied in order to continue the identification and synthesis of the electrophysiologically active (GC-EAD) components from host plant volatiles and analyse the activity of the compounds and their mixtures by means of wind tunnel and field trapping tests. If the experiments will be successful, we can present a novel method for practical monitoring.
9
Zusammenfassung (német nyelvű kivonat) Elektrophysiologische- und Verhaltensprüfung der chemischen Kommunikation von einigen schädlichen Insekten im Interesse des Pflanzenschutzanzeichens Im Laufe meiner Untersuchungen habe ich zum Ziele gesetzt, die chemische Kommunikation des Maiszünslers (Ostrinia nubilalis Hübner) (Lepidoptera: Pyralidae) und anderer, im Mais auftretenden schädlichen Falter zu erklären. Die primäre Zielsetzung dieser Untersuchung war die Meiszünsler, weil die heimische Monitoring dieses Spezies mit Sexferomon-Falle noch nicht gelöst ist, trotz der Tatsache, dass die chemische Komposition der Sexferomon dieser Meiszünsler bereits vor Jahren bestimmt wurde, nämlich meine langjährige Freilandtests haben bewiesen, dass die mit der bekannten Sexferomon-Mischung köderte Falle die Meiszünsler nicht anlocken konnte. Im Falle der Maiszünsler können innerhalb der Art und auf Grund der Proportion der Feromonkomponenten zwei sog. Linien (Z-Linie, E-Linie) separiert werden. In diesem Zusammenhang habe ich versucht, die Altersgruppeaenderung des aus
Z-Linie
stammenden
Maiszünsler-Anlockungsverhaltens,
die
Sexferomon-
Produktionsdifferenzen der Z- und E-Linien, die Paarungslust, bzw den Anfang und die Länge der Paarung in der dunklen Periode aufzudecken. Gleichzeitig habe ich die Wirkung der von den verschiedenen Naehrpflanzen produzierten Duftstoffe auf den Weibchen Maiszündler-Fühler (Antenne) untersucht, bzw.
habe ich den Flug der
Weibchen-Meiszündler auf Nährpflanz im Windtunnel untersucht. Weiterhin mein Ziel war, die Morfologie und Funktion der Geruchnervengruppe der Z- und E-linien Maiszünsler von den periferischen Rezeptoren bis zu Projektions-Neuronen aufzudecken. Darüber hinaus habe ich noch Freilandtests mit Pflanzenduft mit einem in Mais auch sich befindlichen Insekt, mit den Baumwolleulen (Helicoverpa armigera Hübner) (Lepidoptera: Noctuidae) geführt. Im Laufe der mit Sexferomon durchgeführten Untersuchungen habe ich im Labor-Photobox Beobachtungen aufgestellt. Ich habe zu der Bestimmung der Menge (Titer) der Sexferomon-Hauptkomponente Gaschromatograph (GC) verwendet. Ich habe zu der Bezeigung der elektrophysischen Aktivität der aus den Naehrpflanzen stammenden Extrakten einen Elektroantennograf mit Gaschromatograph (GC-EAD)
10 verwendet.
Zu
der
Aufschliessung
der
Geruchnervengruppen
habe
ich
immunocitochemisches Verfahren und intracellularische Recording durchgefüht. Die Ergebnisse zeigten, dass die Z- und E-Linien der Maiszünsler ähnliche Tendenz
zeigen
hinsichtlich:
der
Fluktuation
der
Sexferomon-Menge,
der
Paarungsaktivität, des Anfangs und der Laenge der Paarung, mit der Differenz, dass die frisch geschlüpften Weibchen der E-Linie eine grössere Menge von Sexferomon Hauptkomponent (E11-14: Ac) produzieren (8,25ng/Weibchen), als die die zu Linie-Z gehören (3,00 ng/Weibchen). Im Laufe der Untersuchung der Naehrpflanzen-Extrakten habe ich 17 auf den Weibchenfühler (Antenne) elektrophysiologisch aktiv Komponente gefunden. Im Laufe der Windtunnel-Untersuchungen erwies sich der Wildhopfen als reizende Wirkung. Die morfologische Aufdeckung der Geruchnervengruppe der Männchen und Weibchen Maiszünsler habe ich durchgeführt, bzw bei den zwei Linien habe ich den auf zwei Sexferomon-Komponente antwortenden Rezeptor bzw die Geruch-Nerverversorgung (Innervation) der Projektionsneuronen bestimmt. Die Komponenten, die in syntetischer Form anlässlich Freilandtests besorgt wurden, zeigten keine bedeutende reizende Wirkung auf die Baumwolleule. Danach muss die Bestimmung und Synthese der bereits elektrophysiologisch (GC-EAD) als aktiv gefundenen Komponenten festgesetzt werden, bzw als einzelne Komponente und auch als Mischung soll man weitere Untersuchungen im Windtunnel und in Form von Freilandtest machen. Falls diese Untersuchungen erfolgreich sind, können wir eine neue Monitoring-Möglichkeit für die Pflanzenschutz-Spezialisten sichern.
11
1. BEVEZETÉS Az integrált növényvédelem egyik fontos feladata a kártevők pontos előrejelzése.
A
feromoncsapdák
nagy
segítséget
nyújtanak
a
megbízható
adatszolgáltatás érdekében. Ezek működésükből következően a legtöbb esetben fajspecifikusak, ezért a csapda által fogott rovarok mennyisége megfelelő adatot szolgáltat a megfigyelt területen arról, hogy a célfaj mikor és milyen mennyiségben fordul elő, a hímek rajzása mikor éri el a csúcspontot és ezek alapján mely időpontban célszerű védekezni. Nem elhanyagolható a feromonok légtértelítésre való használata sem, ami a kémiai védekezés új lehetőségét nyitja meg. Ugyancsak fontos a növényi illatanyagokkal működő csapdák szerepe, amelyek segítségével a célfaj nőstényeit is - a hímek mellett - csapdába lehet csalogatni. Hazánkban a kukoricát több mint 1 millió hektáron termesztik, ezért nagy figyelmet kell fordítani a terméscsökkentő tényezők minél pontosabb feltárására. A kukoricamoly (Ostrinia nubilalis Hbn.) kisebb-nagyobb mértékű kártételével a termesztőknek
mindig
meghatározásához
nagy
számolniuk segítséget
kell.
A
nyújthat
védekezés a
pontos
megfelelő
időpontjának hatékonyságú
szexferomoncsapda. Az általam kiválasztott kukoricamoly kémiai kommunikációjának feltárása segítségével új utat nyithatok meg egy hatékony feromoncsapda kifejlesztése érdekében, mert mindeddig a hazánkban előforduló kukoricamoly szabadföldi monitorozása még nem megoldott, annak ellenére, hogy már 1973-ban meghatározták a szexferomonját (Klun és mtsai., 1973) és számos országban szexferomon csapda is rendelkezésre áll kereskedelmi forgalomban, de hatékonyságuk megkérdőjelezhető. A külföldi sikeres eredmények a probléma összetettsége miatt nem adaptálhatók. A kereskedelmi forgalomban kapható és az irodalmi adatok alapján általam összeállított szexferomon szabadföldi csapdázások során nem mutatott vonzó hatást (1. ábra). Ezért igen fontosak azok a vizsgálatok, amelyek a faj biológiájának minél részletesebb megismeréséhez segítenek hozzá. Így vizsgálataimon keresztül közelebb kerülhetünk a kukoricamoly kémiai kommunikációjának jobb megértéséhez. Mint ismert, a kukoricamoly esetében fajon belül két ún. „vonal“ különíthető el. A két vonal között nincs morfológiai különbség, csupán a két feromon komponens aránya (Z-vonal: Z11-14:Ac 97%, E11-14:Ac 3%, E-vonal: Z11-14:Ac 1%, E11-14:Ac 99%) közel fordított. Természetes körülmények között ezek a vonalak nem kereszteződnek. A fajon belüli két vonal jó lehetőséget biztosít az összehasonlításhoz.
12 A kukoricamoly fajon belüli kémiai kommunikációjának vizsgálata során az első lépés a Z-vanalú nőstények csalogató viselkedésének megfigyelése, aminek segítségével pontos képet kaphatunk, hogy a sötét perióduson belül mikor a legaktívabbak a nőstények, illetve a korcsoportonkénti összehasonlítás segítségével megtudhatjuk, hogy melyik az a korosztály, amelyik a leginkább csalogat. Ezen vizsgálatok segítséget nyújtanak a szexferomon mennyiségének méréséhez is. A szexferomon főkomponens mennyiségének mérése és a két vonal összehasonlítása segítségével megtudhatjuk, hogy melyik az az időpont, illetve korosztály, amelyik a legtöbb feromont termeli. A párosodási aktivitás vizsgálata, összehasonlítva két vonalat és a korosztályokat, rámutat arra, hogy a nőstények és a hímek mikor mutatnak párosodási hajlandóságot. A fajok közötti kémiai kommunikáció kapcsán a kukoricamoly esetében a tápnövényekből
származó
illatanyagok
fontos
szerepet
játszanak
a
nőstény
tájékozódásában. Ezt kihasználva olyan tápnövényekből származó illatanyagokat lehet azonosítani, amelyek hozzásegíthetnek egy nőstényt is vonzó csapda kidolgozásához. Ezen kívül a kukoricamoly illatanyag felfogásával összefüggő központi és perifériás idegrendszeri vizsgálat olyan indirekt megközelítést tesz lehetővé, amely segítségével újabb szexferomon és növényi illatanyag komponenseket lehet azonosítani. Az elmúlt években hazánkban a gyapottok-bagolylepke (Helicoverpa armigera Hbn.) különféle termesztett növényekben, többek közt a csemegekukoricában is, okozott jelentős gazdasági kárt. A lárva jelenléte a terméken az átvételnél kizáró ok. A kis hernyók fejlődésük során hamar berágják magukat a megtámadott növény belsejébe, ahol az inszekticid már nem (vagy csekély mértékben) hat, így az ellenük való védekezés eredményességének alapfeltétele a helyes időzítés. A gyapottok-bagolylepke szexferomonjának összetétele jól ismert és a szabadföldi csapdázások során hazánkban is beigazolódott sikeressége. Az optimális időben történő védekezés fontosságát Dömötör és mtsai. (2002) igazolták, ahol a feromon csapdák által mutatott rajzáscsúcshoz képest nézték a fiatal lárvák megjelenését. A szexferomonnal történő csapdázás során csak hím egyedek repülnek a csapdába, ezért felmerül a kérdés, hogy a nőstény lepkéket vajon hogyan lehetne csapdába csalogatni. A nőstények csapdába csalogatásához a kaironok, ebbben az esetben növényi illatanyagok nyújthatnak segítséget. Ennek érdekében szabadföldi csapdázások segítségével, a kukoricából azonosított illatanyagokkal csalétkezett csapdák használatával, több egymást követő rajzási időszakban olyan attraktánst lehet találni, ami vonzó hatású lehet a kukoricásban előforduló kártevők, a kukoricamoly mellett elsősorban a gyapottok-bagolylepke ellen.
13
1.ábra: A kukoricamoly szabadföldi csapdázásának és vizuális megfigyelésének összehasonlítása. A feromon komponensek származási helye különböző volt: A: Z11-14:Ac – VOE88 + E11-14:Ac – Arn81, B, F, G, H: Z11-14:Ac – UI35992 + E11-14:Ac – TRECE, C: Z11-14:Ac – VOE88 + E11-14:Ac – TRECE, D: Z11-14:Ac – UI35992 + E11-14:Ac – Arn81, E: USA-ból származó kereskedelmi kapszula. Az A, B, C, D esetben a kibocsátó magyar gumigyűrű a ragacslap felett, az E, F esetben a kibocsátó a ragacslapban, a G esetben a kibocsátó Wheaton kapszula volt. Az A, B, C, D, E, F, G esetben a csapdatípus ragacsos, a H esetben hálós-varsás. Az I esetben a kukoricásban szabad szemmel fél óra alatt megfigyelt kukoricamolyok száma látható.
14
2. CÉLKITŰZÉS A kártevő rovarok kémiai kommunikációjának feltárása különböző jellegű, egymásra épülő kísérletsorozat eredménye révén valósulhat meg. Elsődleges célom az volt, hogy a különböző kísérletek révén feltárjam a kukoricamoly kémiai kommunikációjának még hiányzó láncszemeit. Ennek érdekében, fajon belüli, szexferomonnal kapcsolatos vizsgálatokat végeztem és fajok közötti, kairomonokkal történő kommunikációs lehetőségeket, illetve a szaglás perifériás és elsődleges központi idegrendszeri útját tanulmányoztam a kukoricamolynál. A fajon belüli kémiai kommunikációval kapcsolatban célul tűztem ki, hogy összehasonlítsam a nőstények csalogató viselkedését a különböző korosztályok között a sötét periódusban a Z-vonal esetében. A szexferomonnal kapcsolatos vizsgálatok során a kukoricamoly két vonalának nőstényei által termelt szexferomon főkomponens mennyiségét (titer) szándékoztam megmérni. Ezek mellett a párosodási aktivitást és a párosodás kezdetének és hosszának idejét terveztem meghatározni mindkét vonalnál, összehasonlítva azokat. A fajok közötti kommunikáció tanulmányozása során (rovar-tápnövény kapcsolat) célom az volt, hogy olyan illatanyagokat (jelen esetben kairomonokat) azonosítsak a kukoricamoly tápnövényeiből (vadkomló, fenyércirok, köles), amelyek vonzó hatást gyakorolhatnak a kukoricamoly nőstényeire is. A növények által kibocsátott illatanyagok kivonatát gázkromatográffal egybekötött elektroantennográffal (GC-EAD) fogom vizsgálni a nőstény kukoricamoly csápján, majd az aktívnak talált komponenseket nemzetközi együttműködés segítségével tervezzük meghatározni GCtömegspektrométer (MS) segítségével. Azért, hogy a kukoricamoly nőstényeinek tápnövényhez való vonzódását megfigyeljem azt terveztem, hogy rovar-szélcsatornás vizsgálatokat végezzek, melynek során élő tápnövényt használok illatforrásként. A kukoricamoly szaglásának perifériás és elsődleges központi idegrendszeri feltárását is elhatároztam. A vizsgálatok során megpróbálom a szaglólebeny, mint elsődleges információs felfogó és koordináló központ, morfológiai és működésbeli feltárását, illetve a perifériás szaglóreceptorok felől érkező szaglóideg útjának jelölését elvégezni. Ezeknél a vizsgálatoknál szintén a kukoricamoly két vonala hasonlítandó össze. A szaglólebeny háromdimenziós morfológiai feltárásához, a receptor neuronok és a projekciós neuronok jelöléséhez immunocitokémiai eljárásokat és lézer konfokális
15 mikroszkópot
kívánok
használni.
A
projekciós
neuronok
érzékenységének
meghatározásához in vivo intracelluláris felvételeket tervezek készíteni. Ezeknek a vizsgálatoknak a segítségével közelebb kerülünk a faj kémiai kommunikációjának jobb megértéséhez. A szabadföldi csapdázások során célom az volt, hogy a kukorica által kibocsátott illatanyagok meghatározása után ezen illatanyagok szabadföldi kipróbálása révén kukoricamolyt, illetve olyan, a kukoricát károsító lepkéket (pl. gyapottokbagolylepke) csalogassak csapdába, amelyek a kukoricásban jelen vannak. Terveztem, hogy az általunk meghatározott illatanyagkomponensek közül a lehető legteljesebb sorozatot beszerezzem szintetikus formában, hogy annak szabadföldi vonzóhatását kipróbálhassam. Ennek érdekében különböző kibocsátókat próbálok ki sátor alakú ragacsos csapdában. A kísérletek során várhatóan nőstényeket és hímeket is sikerül csapdába csalogatni.
16
3. IRODALMI ÁTTEKINTÉS 3.1. A kémiai kommunikációról általában A kémiai kommunikáció az élővilág egyik igen fontos és el nem hanyagolható módja az információcserének. Ez a közlési forma egyaránt megtalálható mind a szárazföldi, mind pedig a vízben élő növényi és állati szervezeteknél (Birch, 1974). A kémiai kommunikációban résztvevő anyagok igen fontos szerepet töltenek be mind az egyes egyedek életében, mind a populációk szintjén. Az állatvilágnál maradva a vizuális és az akusztikus kommunikációs, illetve információs csatorna régóta ismert. A kémiai úton történő információcsere mikéntje, illetve a kémiai kommunikációban résztvevő anyagok kémiai szerkezete ellenben, csak néhány évtizede vált ismerté a kutatók számára. Ezen a területen történő kutatások a mai napig is érdekes és fontos eredményeket hoznak napvilágra, amelyek pedig nagymértékben előremozdítják az egyes élőlények közötti kommunikáció feltárását és ezáltal az élővilág jobb megismerését. A tágabb értelemben vett kémiai kommunikációban résztvevő anyagok csoportosítása érdekében célszerű kettéválasztani a kizárólag kémiai kommunikációban résztvevő anyagokat (szemiokemikáliák) és a viselkedés-szabályozó anyagokat (Shorey, 1977) (2. ábra). Az előzőek az élőlények közötti kémiai információhordozó vegyületek rendszerét képezik. Ezek az anyagok már a legegyszerűbb élőlényeknél is (pl. baktériumok) fellelhetők, vagy például a kemotaxis segítségével a szaprofita, vagy parazita
életmódot
folytató
mozgásra
képes
gombák
képesek
felkutatni
táplálékforrásukat, de a rovarok és emlősök megannyi kölcsönhatásáért is felelősek (Ritter, 1979; Birch, 1974). Csalogató anyagként hathatnak fehérjék, egyes aminosavak, ammoniumsók, szénhidrátok, foszfátok, alkáli- és alkáliföldfém sók (Vogel és Angermann, 1992). A Dictyostelium nyálkagombánál a központi sejt egy aggregációs jelet, az úgynevezett “akrazint” bocsátja ki, aminek segítségével magához vonzza a távolabbi nyálkagombákat, amelyek aztán összetapadnak. Ez is a kemotaxis egyik formája (Vogel és Angermann, 1992). A moháknál például víz hatására az archegónium csúcsi része felnyílik, a csatornasejtek elnyálkásodnak és meghatározott anyagot (a májmohák fehérjéket, a lombosmohák nádcukrot) választanak ki, amely a spermiumokat kemotaktikusan ingerli (Vogel és Angermann, 1992). A társas életet élő
17 rovarok (hangyák, termeszek, méhek) is sokféle anyagot termelnek, melyeknek jelentős szerepük van élettevékenységük irányításában (például a méhkirálynő 9-ketodekonsavat termel, mely más-más módon hat a dolgozókra és a herékre). Ezeket a kémiai kommunikációban résztvevő anyagokat, melyeket közös néven szemiokemikáliáknak (semiochemicals) (Law és Regnier, 1971) hívnak, két részre lehet bontani. Az egyik csoportba tartoznak a fajok közötti kommunikációért felelős anyagok, ezeket allelokemikáliáknak (allelochemicals) nevezzük (Whitakker és Feeny, 1971). A másik csoportba tartoznak a fajon belüli információcseréért felelős anyagok, melyeket feromonoknak (pheromones) hívunk (Karlson és Lüscher, 1959) (2. ábra). A fajok közötti allelokemikáliákat tovább lehet csoportosítani aszerint, hogy melyik félnek származik ebből előnye. Ha a kibocsátónak, akkor allomonnak (Brown, 1968), ha pedig a felfogónak, akkor kairomonnak (Brown és mtsai., 1970) és ha mindkét fél számára előnyös, szinomonnak nevezzük (Nordlund és Lewis, 1976) (2. ábra). Allomonnak hívjuk az egyes rovarok ragadozók ellen kibocsátott, azokat távoltartó védekezési illatanyagokat. A homokfutrinkák számos képviselőjének imágója potrohvégén egy speciális mirigyet visel, ami egy riasztó anyagot termel (főleg kinonszármazékokat) (Thiele, 1977). A kairomonok és szinomonok kutatása napjainkban igen fontos, növényvédelmi célokat is szolgáló terület, mivel ezen illatanyagok segítségével nőstényt és hímet egyaránt vonzó csapda kidolgozására nyílik lehetőség. Ha a rovar-növény kapcsolatokat vizsgáljuk, akkor a növények által kibocsátott illatanyagok a herbivor rovarok számára igen fontosak, annak érdekében, hogy megtalálják táplálékforrásukat. Ebben az esetben ezek az illatanyagok kairomonok. Egy másik példa a kairomonra a szúbogarak ürülékéből származó illatanyag, mivel a szúfarkasok ezen illat segítségével találják meg zsákmányukat, jelen esetben a szúbogarakat (Borden, 1974). Nem elhanyagolható az sem, hogy egy anyag többféle kommunikációt is szolgálhat, és ettől függ, hogy milyen kategóriába esik. Például a szúbogarak által megtámadott fán a bogarak által kibocsátott aggregációs feromont (feromonok egyik típusa, 2. ábra) érzékelik a szúfarkasok is, és ez segít a zsákmány megtalálásában, tehát ilyenkor ezt az anyagot kairomonnak nevezzük (Borden, 1974). Ebben az esetben a feromon komponensek közül akár egy, vagy két komponens is elegendő ahhoz, hogy interspecifikus jelzőanyagként, azaz kairomonként funkcionáljon (Bakke és Kvamme, 1981; Raffa, 2001).
18 A szinomonok olyan anyagok, amelyek mindkét faj számára előnyös helyzetet teremtenek. Például a déligyümölcsmoly (Ephestia cautella) nősténye által kibocsátott egyik anyag az aszalványmoly (Plodia interpunctella) hímjeinek távoltartására szolgál. Mivel ezek a lepkék egy időben és egy helyen rajzanak, ezen anyag segítségével biztosítják a reproduktív izolációt (Sower és mtsai., 1974). A növényeknek különböző nektárforrásaikat illatanyagok segítségével hirdetni kell a beporzó rovarok számára a megporzás érdekében, ebben az esetben ezek az illatanyagok is szinomonok (Jönsson, 2005). Az
élőlények
számos
csoportjában
megfigyelhető
a
fajon
belüli
kommunikációért felelős anyagok elválasztása, minek következtében a faj másik egyede specifikusan érzékeny és fajra jellemző mozgással válaszol. Ezeket az anyagokat közös néven feromonoknak nevezzük. Az elnevezést elsőként Karlson és Lüscher (1959) vezette be. Ezek szerint: „A feromonok olyan anyagok, melyeket az illető állatfaj egy példánya bocsát ki a külvilágba, majd ugyanannak a fajnak egy másik egyede érzékeli őket és a felfogó szervezetből valamilyen specifikus választ vált ki.“. A feromonok a legtöbb esetben a levegőben terjednek, ezért terjedésüket a szél és a hőmérséklet egyaránt befolyásolja, igen kis mennyiségben is képesek kifejteni hatásukat és gyakran nagyobb távolságból is érzékelhetőek. Ezek hatásáért gyakran egyetlen anyag felelős, máskor viszont több komponens megfelelő arányú együttes jelenléte vezet eredményre. Ebben az esetben a komponensek külön-külön inaktívak, ha viszont több anyag együttese szükséges a hatás eléréséhez, akkor a feromon szó az összes anyag együttesét jelenti (Shorey, 1977). A feromonok szinte az egész állatvilágban fellelhetőek. A kutatások napjainkban elsősorban a gerincesek és a rovarok feromonjai tanulmányozására irányultak. A gerincesek feromonjairól jelen munka keretében nem teszek említést, mivel ez nem képezi a dolgozatom tárgyát. A feromonok gyakorlati felhasználására eddig szinte kizárólag a rovarok osztályán belül került sor. Az államalkotó rovarok jellegzetes illatuk alapján ismerik fel a saját bolyukba tartozó egyedeket. Ha nem érzik a fajtársukon a boly jellegzetes illatát, akkor agresszíven lépnek fel vele szemben. Érdekes megfigyelés, hogy a méhek az idegen kaptárból származó egyeddel szemben, csak bizonyos ideig viselkednek agresszíven. Valószínű, hogy az idegen egy idő után felveszi a kaptárra jellemző szagot. Ha egy kaptárban elpusztul az anyakirálynő, akkor a méhészek egy új anyát helyeznek a fészekbe, ketrecbe zárva, majd pár nap múlva szabadjára engedik. Ez a pár nap
19 elegendő ahhoz, hogy a család befogadja az új anyát, ellenkező esetben megölnék a királynőt. A feromonokat tovább lehet csoportosítani a válaszreakció típusa szerint. Ismerünk olyanokat, amelyek lassú fiziológiás hatást váltanak ki, ezek az áthangoló (primer) feromonok, ezek általában hosszú ideig hatásosak (Wilson, 1963). Ilyen például a méhkirálynő által termelt anyag, amely képes megakadályozni, hogy a fészekben újabb anya fejlődjék. A másik csoportba azok a feromonok tartoznak, amelyek gyors viselkedési választ váltanak ki, ezeket kiváltó (releaser) feromonoknak nevezzük (Wilson, 1963). Ezeket a kiváltó feromonokat tovább csoportosíthatjuk a viselkedési válasz milyensége szerint. Eszerint a rovaroknál meg tudunk különböztetni aggregációs feromont, amely mindkét fél gyülekezését váltja ki, nyomjelző feromont, nyomkövető feromont, riadóztató (alarm) feromont, diszperziós feromont és ivari viselkedést befolyásoló feromont (Shorey, 1973) (2. ábra). Az aggregáció lehet nagy tömegeket vonzó, mint például a szúbogarak esetében, ahol is a kiválasztott fára ezernyi bogár érkezik az aggregációs feromonnak
köszönhetően (Shorey, 1973). A dolgozó hangyák
táplálékszerző útjuk bejárásakor a potrohukkal megérintik a talajt, ezáltal nyomjelző feromonokat bocsátanak ki, annak érdekében, hogy a társaik szintén megtalálják a helyes utat a táplálékforráshoz. A méhészek között már régóta ismert tény, hogy ha egy méh megszúr egy embert, akkor a többi méh is támadásba kezd. Ez azért történik, mert a méh mihelyt beledöfi áldozatába fullánkját, azonnal egy olyan anyagot bocsát ki, ami jelen esetben egy riadóztató feromon, amely a többi méh támadását serkenti (Móczár, 1987). Azoknál a rovaroknál, melyek kisebb-nagyobb csoportban élnek előfordulnak diszperziós feromonok. Ezek a csoportok szétválását váltják ki. Például a levéltetveknél a megtámadott egyedek bocsátanak ki diszperziós feromont, ennek hatására a többi levéltetű igyekszik elmenekülni (Tóth, 1990). A fent említett példákon túl vannak olyan feromonok is, amelyek az ivari viselkedést befolyásolják. Ezekre az anyagokra a lepkék kémiai kommunikációja című fejezetben térek ki részletesen. A fejezet elején kettéválasztottam a kémiai kommunikációban részt vevő anyagokat és a viselkedés-szabályzó anyagokat. Most ez utóbbiak további csoportosítására
kerül
sor
aszerint,
hogy
a
felfogó
szervezetben
milyen
mozgásállapotbeli változást idéznek elő. Ezeket az anyagokat eredettől eltekintve
20 vizsgáljuk, tehát nem vesszük figyelembe az illatanyag forrását. Ebben az esetben nem csak élő szervezet bocsáthatja ki az illető anyagot, hanem lehet az egy szintetikusan előállított vegyület is. Ez csupán hatás szerinti csoportosítás, melyek szerint megkülönböztethetünk általános mozgásserkentő (lokomotorikus), vonzó (attraktáns), elmozdulást gátló (arresztáló), távoltartó (repellens), párosodást-, táplálkozást-, petézést- stb. serkentő illetve gátló anyagokat (Dethier és mtsai., 1960) (2. ábra). Mindezek közül talán a legfontosabb az attraktáns fogalma, ami olyan távhatású anyagok összességét jelöli, amely egy állatfaj egyedeit nagy távolságból a forráshoz vonzzák. A szakirodalomban többször találkozhatunk a szex-attraktáns fogalmával, ami azokat az anyagokat foglalja magába, amelyek az egyik ivarú egyedet, legtöbb esetben a hímet, nagy távolságokból, párosodás céljából vonzzák, de a nőstényekből (még) nem mutatták ki. (Szőcs, 1990).
2. ábra: A kémiai kommunikációban szereplő anyagok áttekintése.
21
3.1.1. A lepkék kémiai kommunikációjának áttekintése A lepkék kémiai kommunikációján belül az ivari viselkedést szabályozó feromonok tekintetében ezeket az illatanyagokat két részre bonthatjuk. Az egyik csoportba tartoznak azok az anyagok, amelyeket az egyik ivarú - általában a nőstény lepke bocsát ki annak érdekében, hogy a hímeket magához csalogassa. Ezeket szexferomonoknak nevezzük (Shorey, 1973). A másik csoportba azok az illatanyagok tartoznak, melyeket a hím bocsátja ki, udvarlási viselkedése alkalmával azért, hogy a nőstény megközelítése után sikeres legyen a párosodás, ezeket közös néven afrodiziákumoknak nevezzük (aphrodisiac). Ezt az anyagot a hím lepkék a nőstények közvetlen közelében bocsátják ki (Siebold, 1837; Birch, 1974). A lepkék szexferomonjának azokat a vegyületeket, vagy vegyületek keverékét tekintjük, amelyeket a faj egyik neme, legtöbb esetben a nőstények, bocsátanak ki, nagy távolságból is vonzó hatásúak és ennek eredményeképpen az ellenkező ivarból párosodás
céljából
történő
orientációt
váltanak
ki.
Ezek
a
szexferomonok
tartalmazhatnak olyan komponenseket is, amelyek más jelentéstartalommal is rendelkezhetnek és hatásukat általában csak rövid távolságokban fejtik ki, például a nőstényt megközelítő hímet a térségben tartózkodásra serkenti (Bjostad és mtsai., 1980). Fontos megemlíteni, hogy a csoportosítások során ugyanaz az anyag többféle csoportba is sorolható annak megfelelően, hogy mikor milyen kommunikációban vesz részt. Erre a lepkéknél is jó néhány példa ismert, amint azt a korábbi fejezetben említettem. A déligyümölcsmoly szexferomonjában fellelhetők olyan komponensek, amelyek egyidejűleg elősegítik a fajazonos hímek erőteljesebb vonzását és egyben gátló hatásúak is az azonos időben és helyen repülő, közeli rokonságba tartozó aszalványmoly hímek számára; ezáltal biztosítják a reproduktív izolációt. Itt tehát már fajok közötti kommunikációról van szó, így ezek a komponensek egyben allelokemikáliák is (Sower és mtsai., 1974). Jelenlegi tudásunk szerint a lepkék szexferomonjainak zöme két-, három-, esetleg még több komponensből áll. Szerkezetüket tekintve el nem ágazó, 1-3 telítetlen kötést hordozó, hosszúszénláncú molekulák aldehid, alkohol vagy acetát funkciós csoporttal (Tamaki, 1985). A komponensek hatásukat csak egy szűk keverési tartományban fejtik ki. Számos, taxonómiailag egymáshoz közel álló lepkefaj használ hasonló komponenseket feromonként, a különbség sokszor csak a komponensek
22 arányában nyilvánul meg (Tóth, 1990). Többkomponensű feromon esetén az egyes komponensek aránya szigorúan szabályozott. Vannak olyan esetek, ahol az eltérés a vegyületek között csak a geometriai izomériában jelentkezik, mint például a kukoricamoly esetében a szexferomon két komponensből áll, melyek egymásnak enantiomer párjai. Azokban az esetekben, amikor a faj szexferomonjának összetétele ismert és a feromon többkomponensű, lehetőség nyílik olyan kísérletek elvégzésére, amelyekben azt vizsgáljuk, hogy milyen a vonzó hatása a különböző keverési arányú keveréknek. Általában az optimális keverési arány megegyezik a nőstény által termelt fermon összetételével (Tóth, 1990). 3.1.1.1. A lepke feromonok azonosítása Elsőként Butenand és mtsai. (1959) a selyemlepke (Bombyx mori) feromonját azonosították. Ezután a kártevő lepkefajok szexferomonjának kutatása egyre több kutatócsoportot
ösztönzött.
Annak
ellenére,
hogy
a
lepkék
feromonjának
tanulmányozása a leginkább kutatott területek közé tartozik, mégis ezidáig csak kb. 1000 lepkefaj szexferomonjának a kémiai szerkezetét derítették fel (Arn és mtsai., 1999). Ez csupán elenyészően kis része a világon előforduló fajok számának, ráadásul az ismert feromonú fajok döntő többsége kártevő, tehát kevéssé reprezentálják a lepkék rendjének egészét. 3.1.1.2. A lepkék feromon termelődési helye és kibocsátása A
legtöbb
nőstény
lepkénél
a
feromon
termelődése
egy
módosult
interszegmentális membránban, a feromonmirigyben történik. Ennek helye a potroh 8. és 9-10. szelvénye között van, a legtöbb esetben ez dorzálisan helyezkedik el, de vannak olyan esetek, amikor ventrálisan, illetve gyűrű alakban található (Chapman, 1998). A mirigynek nincs kivezető csöve, belőle a feromon a kutikulán átdiffundálva jut ki. A legtöbb
faj
a
feromon
kibocsátásakor
a
potrohát
megfeszítve
és
így
a
potrohszelvényeket mintegy teleszkópszerűen kitolva tarja (ún. csalogató testhelyzetet vesz fel). Az egyébként nyugalmi állapotban visszagyűrődő mirigyfelület a levegővel közvetlen érintkezésbe jut, ami a feromon kijutását idézi elő. A legtöbb faj nőstényei néhány ng, vagy ennél is kevesebb mennyiségben termel és bocsát ki feromont, mely a legtöbb esetben egymáshoz kémiailag hasonló, nehezen szétválasztható vegyületek
23 keveréke. A feromon egyes fajok esetében még a bábállapotban termelődik és az imágóélet folyamán nem pótlódik. Más esetekben viszont a frissen kikelt imágó mirigye nem tartalmaz feromont és az csak az imágóélet későbbi szakaszában képződik. A feromon kibocsátása csak egy bizonyos, a fajra jellemző napszakban, néhány órán keresztül történik (Tóth, 1990). 3.1.1.3. A lepkék feromontermelését befolyásoló tényezők A lepkék esetében a feromontermelést feromontropikus neuropeptidek, azon belül a PBAN-ek (Feromon bioszintézist serkentő hormonok) irányítják. Az első ilyen hormont a kukorica bagolylepkéből (Helicoverpa zea) izolálták és azonosították (HezPBAN) (Raina és mtsai., 1989). Ezt követően számos más fajnak is kimutatták a PBAN-ét (pl. Bombyx mori - Bom-PBAN). Az eddig ismert PBAN-ek termelődése az agyban található garatalatti ducban történik, a corpus cardiacumban tárolódik és időszakosan ürül napszaktól függően, majd a vérnyirokban kering, mielőtt eljut a célszervbe a nőstények feromonmirigyébe, ahol kifejti hatását (Fónagy, 2006; Nation, 2002b) (3. ábra).
3.2. A szemiokemikáliák felfogásának központi és perifériás idegrendszeri alapjai A rovarok központi idegrendszere a fejben található garat feletti és a garat alatti ducokból áll, amihez a hasduclánc kapcsolódik. A garat feletti ducot, amelyet más néven agynak (cerebrum) neveznek, három részből áll: előagy (protocerebrum), középagy (deuterocerebrum) és utóagy (tritocerebrum) (3. ábra). Az előagyban elkülöníthetők a gomba- vagy nyelestestek (corpora pedunculata) (nevüket gombához hasonlító alakjukról kapták), melyek igen bonyolult felépítésűek, a csápokon lévő szagló- és a szemben lévő fényérzősejtekből jövő ingerületek asszociációs centrumai, ezért különösen fejlettek azokon a társas életet élő rovarokon (pl. háziméh), amelyek kémiai és optikai ingerek segítségével tájékozódnak és térnek vissza a fészkükbe. Ez is bizonyítja, hogy a gombatestek a rovaragy legmagasabbrendű érző, asszociációs és ösztön központjai. Tőlük két oldalt, az előagy oldalsó részén találhatók a látólebenyek (lobus opticus), amelyekhez az összetett szemektől érkezik az információ a vastag, rövid látóidegen (nervus opticus) keresztül. A gombatestek között
24 középen helyezkedik el a csak metszeteken látható központi test, mely igen fontos asszociációs központ (Kovács és mtsai., 1990). A középagyban található a szaglólebeny (lobus olfactorius – antennal lobe; AL) és a csápok mozgató központja (Antennal Mechanosensory and Motor Center; AMMC). A középagy legnagyobb részét a szaglólebenyek képzik, amelyekhez a csápból érkező információ a szaglóidegen (nervus olfactoricus) keresztül jut el. A szaglólebeny, amely kétoldali, a csápok kemoreceptorainak érző idegvégződéseit (axon) tartalmazza. Ezek az idegvégződések gomb alakú sejtcsoportokban találkoznak, melyeket glomerulusoknak hívnak. A belőlük kiinduló pályák az impulzusokat az ellenoldali magcsoportokba, illetve a központi testen keresztül a gombatestbe vezetik. Ugyancsak a középagyból erednek a csápok mozgató idegei is (Kovács és mtsai., 1990). Az utóagy az agy legkevésbé fejlett része, csak embrionális korban különíthető el megfelelően. A felső ajkak beidegzéséért felelős és itt található a zsigerek működését irányító vegetativ (sympathicus) idegrendszer is. Ugyancsak belőle indul ki a garatideggyűrű is, amely a garat alatti duchoz kapcsolódik, ezek együttesen a szájszervek beidegzéséért felelősek és belőle ered a hasduclánc (Kárpáti és mtsai., 1992). A hasdúclánc kilenc pár dúcból áll, melyek közül három pár a torban, hat a potrohban helyezkedik el. A tordúcból kiinduló idegek irányítják a lábak és szárnyak mozgását. A potrohdúcok a potroh izmait és az ivarszerveket idegzik be (Kovács és mtsai., 1990, Kárpáti és mtsai., 1992).
3. ábra: A rovaragy felépítése (Fónagy, 2006 nyomán módosítva).
25
3.2.1. A rovaragy szaglólebenyének felépítése és működése A szaglólebeny a középagyban található kétoldali szerv, az agy többi részétől jól elkülöníthető (4. ábra). A szaglólebeny az elsődleges illatanyag felfogó központ és a csápok kemoreceptorainak érző idegmagvait tartalmazza. A csápon találhatók az un. szaglószőrök (sensilla), amelyekben a szaglóreceptor ideg, vagy idegek (Olfactory Receptor Neurons; ORNs) foglalnak helyet. Ezen idegek sejttestjei a szaglószőrök alatt, a csápban találhatók. A szaglóreceptor ideg axonja a szaglóidegen keresztül érkezik a szaglólebenybe. Ugyanakkor a szájszervek felől érkező szaglóreceptor idegek is ide futnak be. A szaglólebenyben gömb alakú sejtcsoportokat találunk, amelyek a szinapszisok központjai a receptor neuronok, a szaglólebeny interneuronjai és a projekciós neuronok között (5. ábra). Ezeket a glomerulusok mint szőlőszemek helyezkednek és veszik körül a központi rostállományt (central fibre core) (4. ábra). Ebben a központi rostállományban gyűlnek össze idegköteggé a glomerulusokból érkező neuronok. A belőlük kiinduló pályák az impulzusokat az ellenoldali magcsoportokba, illetve a gombatestbe küldik (5. ábra). Az egyes glomerulusok jól láthatóan elkülönülnek egymástól (4. ábra). A glomerulusok mérete, száma és elhelyezkedése fajra jellemző. A szaglólebeny szerkezetét feltérképezték az ecetmuslicánál (Drosophila melanogaster), az egyiptomi csípőszúnyognál (Aedes aegypti), a háziméhnél (Apis mellifera) és számos lepke- és csótány fajnál. Az egyiptomi csípőszúnyognál 32 db (Bausenwein és Nick, 1998), az ecetmuslicánál 43 db, a káposztalepkénél (Pieris brasssicae) közel 60 db (Rospars, 1983) glomerulust különítettek el. Ugyanakkor egy sáskafajnál (Schistocerca sp.) közel 1000 db glomerulus található mindkét nemnél, egyedül a lódarázsnál (Vespa crabro) találtak hasonlóan magas számút. A glomerulusok mérete és alakja megközelítőleg egyforma mind a hímeknél mind a nőstényeknél. Nemek közti különbség figyelhető meg azonban a szaglólebeny szerkezetére vonatkozólag számos hártyásszárnyú (Hymenoptera) és lepke (Lepidoptera) fajnál. Azoknál a lepkéknél, ahol a nőstény szexferomont termel a hímeknél
általában
két
jól
elkülöníthető
nagyobb
egységet
találhatunk
a
szaglólebenyben. Az egyik egység, amely a szaglóideg bejárata felé esik, a szexferomon felfogásáért felelős, ezt más néven makroglomeruláris komplexnek (Macroglomerular Comlpex; MGC) hívják, ez több glomerulusból állhat (4. ábra). A másik egységben pedig azok a glomerulusok találhatók, melyek más illatanyagokért felelősek (pl. táplálék forrás, CO2, gazdanövény, általános környezetbeli illatanyagok). Ezeket
26 általános glomerulusoknak nevezik. A nőstényeknél nem található meg a MGC, csak az általános glomerulusok. Egyes lepkéknél a hímeknél található MGC-ben az egységek száma összefüggésben van a feromon komponensek számával. Más lepkéknél az MGC egységek száma kevesebb (Anton és Homberg, 1999).
4. ábra: A szaglólebeny elhelyezkedése és felépítése a dohányszendernél (Manduca sexta). (Hansson, 1999. nyomán módosítva) MGC - makroglomeruláris komplex
5. ábra: A nőstény csótány szaglólebenyének és gombatestének szerkezete (Nation, 2002a nyomán módosítva).
27
3.2.2. A rovarok szaglószervei A rovaroknak igen érzékeny szaglószerveik vannak, melyek a levegőben lévő anyagokra reagálnak, valamint életfontosságú ingerekre (táplálék, ivari illat), melyekre igen alacsony az ingerküszöbük. Segítségükkel ismerik fel pl. a növényevők a tápnövényeik, a ragadozók a prédaállatok „szagát”. A legtöbb faj esetében a hímek igen messziről megérzik a sokszor kis koncentrációban lévő nőstény feromont, a nőstények pedig peterakáskor kemoreceptoraik segítségével választják ki az utódok számára legmegfelelőbb helyet (pl. fürkészdarazsak). Ide sorolhatjuk a páratartalmat és CO2-ot érzékelő receptorokat is. A szaglószőrök, vagy más néven szenzillák az érzékelés legkisebb funkcionális egységei, (érzéksejtek kis csoportja) főleg a csápokon csoportosulnak, de előfordulnak a tapogatókon is, sőt, azokon a hártyásszárnyúakon, amelyek a petéiket élő lárvákba, vagy bábokba rakják, a tojócsövön is megtalálhatók (Odorfer, 1992). A szenzillák külső morfológiai bélyegei alapján lehetnek: hártyalemezek (sensilla placoides), szaglókúpok (sensilla basiconica), szaglószőrök (sensilla trichoidea) és gödörszőrök (sensilla coeloconica) (Ádám, 1991) (6., 7. ábra). A szenzillákat a transzmissziós elektronmikroszkóp által adott falszerkezet szerint másképp is lehet csoportosítani. Eszerint lehet falán-pórusos-szenzilla (wall poresensilla), ezek általában a szaglásért felelősek, csúcsán-pórusos-szenzilla (tip poresensilla), amely általában az izérzékelésért felelős és a pórus-nélküli-szenzilla (no poresensilla), amely mind a mechanoreceptorokat, mind a hő- és páratartalomreceptorokat tartalmazza. Ha csak a falán-pórusos-szenzilláknál maradunk, akkor ezeket tovább lehet osztályozni falvastagságuk szerint. Eszerint lehetnek vékonyfalú szenzillák (single walled sensilla) és dupla falú szenzillák (double walled sensilla). A vékony falúak közé tartozik a sensilla trichodea, amely igen vékony kutikulával borított, alakja hosszúkás és ezt még finom pórusokkal nyíló tubulusok törik át, amelyeken keresztül az illatanyagok behatolhatnak az érző receptorokhoz. Általában 1, 2, vagy 3 bipoláris primer neuron található bennük. A sensilla basiconica, ami szintén vékony kutikulával van borítva rövidebb, mint a s. trichodea, kúp alakú, legömbölyített képződmény, ugyancsak a szaglásért felelős, hasonlóan sok pórus található rajta (6. ábra). A szenzillában található neuronok száma 1-től 50-ig változhat. A csáp felülete lemezek és fonalak kialakulásával erősen megnagyobbodhat, így a szagló szenzillák száma
28 rendkívüli mértékben megnő, ami nagy teljesítményeket tesz lehetővé. (Keil, 1999.; Odorfer, 1992).
6. ábra: Szenzilla típusok (Hansson és Christensen, 1999. nyomán). a: szaglószőr (sensilla trichodea), b: szaglókúp (sensilla basiconica), c: gödörszőr (sensilla coeloconica), d: hártyalemez (sensilla placoides), e: sensilla ampullacea
7. ábra: Szenzilla elektromikroszkópos képe (Hansson és Christensen, 1999. nyomán). T: szaglószőr (sensilla trichodea), B: szaglókúp (sensilla basiconica), C: gödörszőr (sensilla coeloconica), CH: sensilla chaetica
29 Az illatanyag molekulák a szenzilla pórusain keresztül bejutnak a szenzilla belsejébe, ami speciális vérnyirokkal, un. szenzillafolyadékkal van töltve. A szenzillafolyadékot a támasztósejtek termelik. Ez a vérnyirok elkülönül a test többi részében keringő vérnyiroktól. Ebben un. illatanyag szállító fehérjék (odorant binding protein; OBP) találhatók, amelyek elszállítják az illat molekulákat a pórustól a dendrit sejthártyáján lévő receptorokig (Vogt, 2005) (8. ábra).
8. ábra: A szenzilla finom szerkezete (Vogt, 2005. nyomán módosítva). XEN: Xenobiotikus inaktiváló enzim (xenobiotic inactivating enzyme), OBP: Illatanyag szállító fehérje (odorant binding protein), ODE: Illatanyag bontó enzim (odor degrading enzyme), Odor: illatanyag, Degraded odor: lebontott illatanyag, OR: szagló receptor (olfactory receptor), SNMP: Érzékelő neuron membrán protein (sensory neuron membrane protein)
3.2.3. A szaglásban részt vevő idegsejtek típusai és funkcióik 3.2.3.1. A rovarok szagló receptor neuronja A rovarok szagló receptora egy bipoláris neuron, melynek ellipszis alakú sejttestje van. Maga a sejttest a szenzilla alatt helyezkedik el. A sejttestből kiinduló dendrit, amely egyben a receptor is, a szenzilla belsejében található. A sejttesből kiinduló axon a szaglóidegen keresztül az azonos oldali szaglólebenybe, a legtöbb rovarnál az illatanyaghoz tartozó glomerulusba érkezik. A legtöbb szenzillában a receptor neuronok száma 2 és 5 között változik, egyes esetekben több is előfordul, például a sáskák (Schistocerca sp.) szaglókúpjaiban (sensilla basiconica) 51 db, vagy a darazsak (Vespa sp.) hártyalemezeiben (sensilla placoides) 140 db található (Keil, 1999). Az összes receptor neuron száma, amelyek a szaglólebenybe torkolnak,
30 fajonként változik. Például az egyik csótányfaj hímjénél és a dohányszendernél (Manduca sexta) 200 000 és 300 000 receptor neuron található, de például a nőstény egyiptomi csípőszúnyognál csak 2000 db van. A hím csótányoknál és a molyoknál azon receptor neuronok, amelyek a nőstény feromonra reagálnak mindig az MGC-be érkeznek, míg a növényi illatanyagokra reagáló receptor neuronok mindig az általános glomerulusokba érkeznek be. Számos bagolylepkénél, mint például a vetési bagolylepkénél (Agrotis segetum), Spodoptera littoralis-nál, v-betűs aranybagolynál (Trichoplusia ni) egy receptor neuron típus egy feromon komponensre reagál és a neki megfelelő MGC egységben ágazik el. Például a S. littoralis bagolylepkénél az egyik receptor neuron, amely az egyik feromon komponensére reagál mindig a kumulusznak (A glomerulus) nevezett MGC egységbe érkezik, míg a másik feromon komponensért felelős receptor neuron a B glomerulusba és a feromon antagonista komponensért felelős neuron pedig mindig a C glomerulusba érkezik. A dohányszendernél a feromon szenzitív receptor neuronok axonjai az MGC megfelelő egységébe érkeznek, attól függően, hogy a csáp mely területéről származnak. Ugyanakkor más bagolylepkéknél az axonok az MGC különböző egységeibe érkeznek (Anton és Homberg, 1999). 3.2.3.2. A helyi interneuronok A szaglólebenyben lévő helyi interneuronok feladata a glomerulusok közötti kapcsolatteremtés.
Ezen
neuronok
sejttestei
a
szaglólebeny
oldalsó
idegsejt
csoportjában (lateral cell claster) találhatók. Erre egy példa a Manduca sexta, melynél mind a 360 db interneuron sejttestje az oldalsó idegsejt csoportban foglal helyet. Három különböző típusú interneuront különítenek el a rovaroknál: 1.
Multiglomeruláris
interneuron
homogén
elágazásokkal,
amely
az
egész
szaglólebenyben egységesen az összes glomerulus között létesít kapcsolatot, ezt molylepkéknél (M. sexta, S. littoralis, A. segetum), háziméhnél, csótányoknál, sáskáknál és legyeknél mutatták ki. 2. Multiglomeruláris interneuron heterogén elágazásokkal, azaz nem minden glomerulusban egységesen ágazik el, ilyet találtak a M. sexta-nál, a háziméhnél és a csótányoknál. 3. Oligoglomerularis neuron, amely csak néhány glomerulus között létesít kapcsolatot, ezeket a M. sexta-nál és a S. littoralis-nál írták le (Anton és Homberg, 1999).
31 3.2.3.3. Projekciós neuronok A projekciós neuronok (projection neuron – PN) hosszú axonnal rendelkeznek, távolabbi célközpontokba vetítenek. Innen kapták nevüket is. A rovaroknál a PN feladata az ingerület továbbszállítása a szaglólebenyből a gombatest kalixába illetve az oldalsó előagyba (lateral protocerebrum). A PN-nak vagy egy glomerulusban (uniglomeruláris), vagy több glomerulusban (mulitiglomeruláris) található meg a dendritje. Az uniglomeruláris kilépő neuronok egy glomerulusból indulnak ki, majd keresztül haladnak a belső szagló agyi idegkötegen (Inner Antenno Ceredbral Tract IACT) és axonjuk a gombatest kalixában a kenyon sejtekben és az előagy oldalsó szarvában végződnek. Ezen PN-ok indulnak az MGC-ből is, amely mostanság igen kutatott. A Periplaneta americana-nál és a dohányszendernél olyan MGC PN-okat találtak, amelyek egy feromon komponensre érzékenyek és az MGC egy bizonyos helyéről indulnak ki. Mindeddig a kukoricamolynál ezeket a PN-okat nem sikerült azonosítani.
3.3. A kukoricamoly 3.3.1. A kukoricamoly általános leírása A kukoricamoly a lepkék (Lepidoptera) rendjén belül a fényiloncák (Pyralidae) családjába tartozik. A faj morfológiailag nagymértékű ivari dimorfizmust mutat. A hím elülső
szárnya
ibolyasárga,
a
hátulsó
szürkésbarna,
mindkettő
sárgásfehér
harántsávokkal, foltokkal és zegzugos vonalakkal. A nőstény a sárgásfehértől az agyagsárgáig változhat, elülső szárnyán vékony barna, ibolya harántsávokkal, foltokkal. A lepke 14-16 mm hosszú, kiterjesztett szárnyakkal 20-30 mm. Tojása ovális-kerekded, átlátszó, 0,5 mm átmérőjű. A tojások tojáscsomót alkotnak, 25-50 közötti tojásszámmal. Kelés előtt szürkéssé, sötéten pontozottá válnak (feketefejes stádium). Lárvája 3-4 mm, fekete fejű és nyakpajzsú. Az 5, esetleg 6-7 lárvastádiumon keresztül a hernyók feje fokozatosan világosodik. A kifejlett hernyó 22-26 mm hosszú. A báb sötét, vagy világosbarna, 13-17 mm hosszú. A hím és nőstény báb morfológiailag elkülöníthető (Nagy, 1993). Az imágók alkonyatkor, éjjel aktívak. Nappal a növényzetből felvert lepke 5-20 m repülés után ismét leül a növényzet sűrűjében. Az imágók jó repülők éjjel akár több
32 km távolságra is eljuthatnak. Az imágók 15-20 napos életük során igen nagy távolságokra képesek elrepülni. A nagyobb vízfelület sem akadály számukra, mert a víz felületén képesek lebegni, majd onnan újra felszállni. A lepkék isznak a vízből és a cukros vízből, de nincs biztos adat arra, hogy a szabadban milyen mértékben használják a nektárforrásokat. A párosodási aktivitást a szürkületi hőmérséklet és fénycsökkenés indukálja. A kukoricatáblák gyomszegélye gyülekező és párosodási helyként szolgál az imágók számára. A nagy páratartalom és nedvesség kedvez a hímek nemi aktivitásának (Nagy, 1993). A nem párosodott nőstények csalogatási viselkedése laboratóriumban függ a relatív páratartalomtól (Royer és McNeil, 1991). A petézés 2-3 hétig elhúzódhat, de a peték zömét laboratóriumban 4-10. nap között rakják le 23 oC mellett (Nagy, 1993). Elterjedését tekintve eredetileg eurázsiai, de később, valószínű tápnövényeinek, elsősorban a kukoricának és a cirokféléknek fokozott termesztésével áthurcolták ÉszakAmerikába, ahol elterjedt és súlyos károkat okozott és okoz a kukoricaföldeken. Megtelepedett a Távol-Keleten, Észak-Afrikában és a közép-amerikai szigeteken is. Európában Anglia és Észak-Európa kivételével, mindenhol előfordul (Nagy, 1993). A Kárpát-medencében általánosan elterjedt 500-700 m tengerszint alatti területeken. Nálunk elsősorban a kukoricát és a kendert károsítja (Bognár és Huzián, 1979). A kártétel nagysága szabálytalanul ingadozhat egy kisebb területen belül is. Az időjáráson kívül erősen függ a kukorica fajtájától és a termesztés módjától is. Hazánkban feltehetőleg minden szántóföldi területen otthonos a kukoricamoly, ahol gazdanövényeit termesztik, vagy azok gyomként előfordulnak. Természetes körülmények között egyik fontos élőhelye a vadkomlóval átszőtt ritkás égeres (pl. Ócsa) (Nagy, 1993). A kukoricamoly igen polifág fajnak számít, az USA-ban 215 növényfajt és fajtát írtak le, amelyeken a kukoricamolyt megtalálták. A kukoricamoly, nálunk őshonos rovarként, először a XVI-XVII. század folyamán találkozott a kukoricával, mint újabb gazdanövénnyel. Korábban feltehetőleg a vadkomló volt az egyik gazdanövénye. Hazánkban is igen sok tápnövénye ismert, ezek között van a kukorica, a kender, a vadkomló, a köles, a fenyércirok és a paprika. Ezeken kívül vannak olyan növények, melyeket a frissen kelt lárvák migrációs hajlamuknak köszönhetően felkeresnek, de általában ezeken nem képesek kifejlődni, ilyenek lehetnek: mustár, káposzta, gyapot, hibiszkusz, selyemmályva, szója, málna, zeller, édeskömény, burgonya, paradicsom, cukorrépa, teafa, zab, búza, árpa, rizs, nád (Guennelson, 1972). Egy érdekes, még nem publikált megfigyelés, hogy laboratóriumi tenyészetből szármató fiatal (L1) lárvák
33 képesek kifejődni üvegházi körülmények között a parlagfüvön is (Kiss szóbeli közlés, 2006). A kukoricamoly tápnövény-spektruma időben és térben változhat. Kárképe változatos, nemcsak gazdanövényenként tér el, hanem egy növényen is különböző tüneteket mutathat. A kukoricán a frissen kelt hernyók a legfiatalabb levelek lemezén „ablakos“ lyuggatást végeznek, majd befurakodnak a címerszár belsejébe, aminek következményeként letörhet a címer. A befurakodás helyén rágcsálék, ürülék látható. Vékonyabb szárú kukoricán 1-2, vastagabb szárún több hernyó befurakodása annyira meggyengítheti a szárat, hogy az letörhet (Nagy, 1993). Fejlődési ciklusa nagy változatosságot mutat elterjedési területeinek különböző részein. Európa középső részein évente 1 nemzedékű. Magyarországon a korábbi tisztán egynemzedékes típus mellett a kétnemzedékűség irányába mutató populációk is kialakulóban vannak (Nagy, 1993). Keszthelyi és mtsai. (2004) leírták - fénycsapdára és szár felvágásra alapozva -, hogy a kukoricamolynak Magyarország délkeleti részén két nemzedéke fordul elő. Különböző gyűjtési módszerek adatai alapján a kukoricamoly imágói Magyarországon május 19. és október 3. között kerültek elő (Nagy, 1993). Az első rajzás főideje június 15. és július 15. közé esik, a második, diapauza nélkül fejlődő, rajzás főideje július 25. és augusztus 25. között van. Az egyes tájak továbbá az egyes évek klímájának megfelelően a megadott időpontoktól 1-2 hét eltérés lehetséges. Csak a teljesen kifejlett hernyó képes eredményesen áttelelni. A telelő hernyó mélyen a fagypont alatti hideget is (-20 oC) képes elviselni akár 3 hónapon keresztül is. Májusjúniusban a telelőhelyen bábbá alakul, majd megkezdődik az első rajzás. Az első rajzásból származó lepkék egyik része diapauza nélkül bebábozódik, majd lepkévé alakul (második rajzás). A hernyók másik része „szabályosan“ áttelel és tulajdonképpen a populációnak ez a része tartja fenn a hazai populáció folyamatosságát (Nagy, 1993). A kukoricamoly diapauzája fakultatív, a fotoperiódus megváltozása váltja ki. Ennek eredményeképpen megfelelő megvilágítás mellett laboratóriumban nyugalmi állapot beiktatása nélkül tenyészthető (Sáringer, 1973).
3.1.2. A kukoricamoly kémiai kommunikációjának áttekintése 3.1.2.1. Feromon azonosítás A kukoricamoly kémiai kommunikációjával és azon belül a szexferomon meghatározásával 1970-ben kezdtek el foglalkozni. Klunnak és Brindleynek (1970) ebben az évben sikerült először a feromonmirigyből kivont extraktum analízise után
34 kimutatni egy olyan vegyületet, amely a hímeket vonzza. Ez az anyag a (Z)11tetradecenil acetát (Z11-14:Ac) volt. Ugyancsak Klunnak és munkatársainak (1973) sikerült kimutatni még egy vegyületet, az (E)11-tetradecenil acetátot (E11-14:Ac). Ez az elsőként kimutatott anyag transz izomerje. A két molekula tömege és összegképlete azonos, csupán a szerkezetéből következően alakulhat ki két különböző térbeli szerkezeti izomer, melyet cisz (Z) és a transz (E) izomereknek hívnak. Miután Klun csoportjának sikerült azonosítani a két geometriai izomert, a különböző területeken végzett szabadföldi kísérletek azt igazolták, hogy az egyes helyeken élő populációk hímjei más-más arányú izomer keverékkel csalogathatók. Például az amerikai Iowa államban végzett kísérletek szerint a hímeket olyan cisz-transz eleggyel sikerült fogni, amely túlnyomó többségben Z izomert tartalmazott és csak nyomokban tartalmazott E izomert (A kétkomponensű szexferomon 97% Z11-14:Ac-ot és 3% E11-14:Ac-ot tartalmazott). Ugyanakkor New York környékén az E izomer bizonyult jobbnak, amely csak nyomokban tartalmazott Z izomert (A két komponensű szexferomon 99% E11-14:Ac-ot és 1% Z11-14:Ac-ot tartalmazott) (Klun és mtsai., 1975). Ezt követően Klun és Maini (1979) genetikai vizsgálatokat végeztek a kukoricamolynál és megállapították, hogy az AA genotípusú nőstények 3:97 Z:E arányban termelnek ∆11-teradecenil acetátot, míg az aa nőstények 97:3 Z:E arányban termelik ezt a vegyületet. A heterozigóta nőstények (Aa) a két lehetséges arány között, általában 35:65 Z:E termelnek. A vizsgálatokat Olaszországból és New Jersey-ből származó állatokkal végezték el. Ugyanebben az évben Klun és munkatársai (1979) kimutatták, hogy a Z9-tetradecelnil-acetát (Z9-14:Ac) inhibitorként működik, azaz távoltartja a hímeket. Anglade és Stockel (1984) 28 különböző helyen vizsgálták Európában, köztük hazánkban is, és 3 helyen Egyiptomban a különböző összetételű szexferomon keverékeket szabadföldi körülmények között. Arra a megállapításra jutottak, hogy a vizsgált területeken, néhány helytől eltekintve a Z:E 97:3 arányú keverék a megfelelő a hímek vonzásához. A néhány kivételes esetben a megfelelő arány Z:E 4:96 volt. Ezek a helyek Észak Olaszországban voltak. Az amerikai kontinensen végzett vizsgálatok szerint, amelyeket Kanadában Alberta államban végeztek el Struble és mtsai (1987), azt mutatták ki, hogy a Zvonalból származó populáció nőstényeiből kivont extraktum Z:E 97:3 arányban
35 tartalmazza a két izomert. Az ugyanitt elvégzett szabadföldi vizsgálatok is igazolták, hogy ez a keverék vonzza a hímeket. Folytatásképpen 1988-ban hazai kutatók együttműködésével kezdték vizsgálni az európai kukoricamoly populációkat. A nőstények feromon mirigyéből kivonatot készítettek. Az állatok Svájcból, Olaszországból és hazánkból származtak, amelyek vadon befogottak, illetve laboratóriumban tenyésztettek voltak. A Svájc északi részéről származó vadon befogott egyedek Z:E 97:3 arányú keveréket tartalmaztak. Ugyanerről a helyről származó laboratóriumban tenyésztett állatoknál Z, E izomerek aránya 3:97 és 35:65 volt. A hazánkból származó állatok, melyeket két nemzedéken át tenyésztettek laboratóriumban, 9 esetben Z, 3 esetben hibrid (Z:E 35:65) arányt mutattak (Pena és mtsai., 1988). A meghatározott és szintetikusan előállított szexferomon készítményt a világ számos részén, mezőgazdasági területeken a faj monitorozására használják fel. Az európai gyakorlati alkalmazás során, úgy tűnik, hogy a szexferomon csapdákkal mégsem lehet a kukoricamoly rajzását a gyakorlati igényeknek megfelelő módon, megnyugtatóan követni. Maini és Burgio (1999) szerint ennek a polifág fajnak a monitorozása nagyon nehéz, és a szexferomon csapdák sem megfelelőek a kukoricamoly előrejelzésére. Bartels és mtsai. (1997) szerint a kereskedelemben kapható kukoricamoly szexferomon csalétkek lényegesen kevesebb lepkét fognak és a fogásokban egyfajta időbeli késés mutatkozik a fénycsapda fogásaihoz képest Minnesottában. McLeod és Starratt (1978) szerint a szexferomon csapdák meglehetősen gyorsan elvesztik a vonzóképességüket. Megfigyelték, hogy ha a kukoricamoly populáció sűrűsége alacsony, akkor nincs szignifikáns különbség a fogásokban a szexferomoncsapda és a fénycsapda között, de magasabb populációsűrűség esetén a fénycsapda jobban fog (Thompson és mtsai., 1987). 3.1.2.2. A feromon termelődési helye A kukoricamoly feromon termelődési helye szintén a feromonmirigyben történik. A feromon bioszintézise a potroh 8. és 9. szelvénye között lévő, a dorzális oldal középső részén elhelyezkedő interszegmentális membrán megnagyobbodott epidermális sejtjeiben történik (Ma és Roelofs, 2002).
36 3.1.2.3. A kukoricamoly feromontermelését befolyásoló hormonok A kukoricamoly esetében a nőstények feromon termelését PBAN-hez hasonló faktorok (PBAN-like factors) irányítják (Raina és mtsai. 1989; Sreng és mtsai., 1990). A kukoricamoly nőstényekben a PBAN-faktorok termelődési helye szintén a garatalatti ducban van (Ma és Roelofs, 1995). 3.1.2.4. A kukoricamoly csalogató viselkedése A kukoricamoly – általában a többi éjszaka aktív lepkéhez hasonlóan jellegzetes testtartást vesz fel, amikor kibocsátja a szexferomont. A nőstény ilyenkor egy nyugodt helyet keres (laboratóriumi körülmények között kedvelik a tetőről lefelé történő csüngést) és kidugja tojócsövét, mivel annak végén található feromonmirigyben termelődik a szexferomon. Az állat teste ekkor mozdulatlan, de a csápjait körkörösen mozgatja (funkciója eddig ismeretlen). Az esetek nagy részénél potrohát két szárnya között kiemeli. Ezt a viselkedést csalogató viselkedésnek hívják (calling behavior) (Riddiford és Williams, 1971) (9. ábra).
9. ábra: A nőstény kukoricamoly csalogató viselkedése (Fotó: Molnár Béla Péter). 3.1.2.5. A kukoricamoly feromon szenzitív szaglószőrei A kukoricamoly hímjének feromont felfogó szaglószőre (sensilla trichodea) háromféle lehet. Az A típusú 3 receptor neuront tartalmaz, ami a két feromon komponensért (Z11-14:Ac, E11-14:Ac) és a feromon antagonista komponensért (Z9-
37 14:Ac) felelős receptorokat tartalmazza, a B típusú két receptor neuront, ami a főkomponens és a kisebbik komponens felfogásáért felelős, a C típusú csak egy receptor neuront tartalmaz, ami a feromon főkomponens felfogásáért felelős. Ezeket a típusokat morfológiailag nem lehet elkülöníteni (Hallberg és mtsai. 1994). 3.1.2.6. Tápnövény illatanyagok azonosítása Említettük, hogy a kukoricamoly esetében fajon belül két különböző feromon vonal különíthető el, attól függően, hogy a két feromon komponens milyen arányban van jelen. Franciaországban az E-vonal, amely az E11-14Ac-ot használja feromon főkomponensként, két ősi gazdanövényen található meg: a fekete ürömön és a vadkomlón, míg a Z-vonal a kukoricán (Langenbruch és mtsai., 1985, Pelozuelo és mtsai., 2004). Azok a különböző kukoricamoly populációk, amelyek más-más tápnövényeken táplálkoznak, genetikailag különböznek egymástól (Martel és mtsai., 2003; Thomas és mtsai., 2003). A kukoricamoly hímje valószínűleg éppúgy használja a gazdanövény illatanyag keveréket, mint a szexferomont a párválasztáshoz, ahogy ez más molyoknál is megfigyelhető (Harrewijn és mtsai., 1994, Landolt és Phillips, 1997). A nőstények az illatanyagokat a gazdanövény megtalálásához használják párosodás előtt és után. Cantelo és Jacobson 1979-ben írták le a fenilacetaldehidet, mint a kukorica bajuszából azonosított illatanyagot, amely vonzó hatású a kukoricamolyra. Jóval később Maini és Burgio (1990 és 1999) közölt részletes adatokat arra vonatkozóan, hogy fenilacetaldehiddel csalétkezett csapdákkal mennyire sikeresen lehet a kukoricamolyt befogni, rajzását nyomon követni. Meglepő módon azonban a heti átlagos fogások rendkívül csekélyek. A Maininek és Burgionak 1990-es cikkében a csapdánkénti heti fogási átlag az egy darab nőstény lepkét is alig éri el, míg az 1999-es cikkükben az egy rajzás során összesen fogott nőstény lepkék száma 5 példány körül mozgott, miközben a csőfertőzöttségi értékek a 20-80%-ot is elérték. Saját korábbi hazai szabadföldi csapdázásunk során szintén azt tapasztaltuk, hogy a fenilacetaldehiddel csalétkezett ragacsos csapdák átlagos heti fogása szintén nem érte el az egy példányt sem, miközben a helyszínen egyetlen éjszaka során, 2 órai fénycsapdázással mintegy 80 nőstényt fogtunk (Kárpáti és Szőcs, nem közölt). Valterova és mtsai. (1990) kukoricacímerből azonosítottak különböző illatanyagokat (alkoholokat, aldehideket, ketonokat), amelyeket nem párosodott hím és
38 nőstény kukoricamoly csápon vizsgáltak, ezek közül a feniletanol és a már korábban azonosított fenilacetaldehid volt aktív a lepke csápon, ami azt jelenti, hogy a csápon olyan receptorok találhatók, amelyek ezekre az illatanyagokra reagálnak. Mindemellett gyakorlati szempontból is igen fontos a kukoricamoly rovartápnövény kapcsolatának tanulmányozása, mivel ezen eredmények birtokában nőstényt is vonzó csapda kidolgozására nyílik lehetőség.
3.4. A gyapottok-bagolylepke 3.4.1. A gyapottok-bagolylepke általános leírása A gyapottok-bagolylepke imágójának szárnyfesztávolsága 35-40 mm. Elülső szárnyainak alapszíne világosbarna, vesefoltja és a széles sávvá alakult külső keresztvonal sötétebb barna. Körfoltja csak nyomokban, vagy egyáltalán nem látható, csapfoltja nincsen. Hátsó szárnyak szegélyterén széles barna sáv húzódik, melyben két világosabb folt található. Az elülső szárnyak fonákján világos alapon a körfolt, a vesefolt és a külső keresztvonal széles sávja sötéten rajzolt. A hátulsó szárny fonákján a sejtvégi folt alig látható, míg a szegélytér a felszínhez hasonlóan alakul. Gyapjas torának színe megegyezik az elülső szárnyak színével (Mészáros, 1993). Trópusi-szubtrópusi faj, Európában pontmediterrán elem, Délkelet-Európában és Észak-Afrikában őshonos. Rendszeresen vándorló faj, mely Európa középső részein is megjelenik és alkalmanként károsít (Mészáros, 1993). A gyapottok-bagolylepke polifág faj, hernyója számos termesztett és vadon termő növényen megél. Legismertebb károsított növénye a gyapot, melynek termését teszik tönkre a hernyók. Gyakran okoz kárt a szója és a kukorica ültetvényeken is (Mészáros, 1993). Magyarországi körülmények között a kukoricán, a zöldbabon, a paprikán, a paradicsomon, a lucernán, valamint különféle dísznövényeken fordul elő (Balázs és Mészáros, 1998). Hernyói jelentős kártevőként jelentkeztek hazánkban, 1986-ban a csemegekukoricán (Mészáros, 1993). A hernyó elsősorban a tápnövény generatív részeit károsítja. A hernyók a címer felől rágnak be a csőbe, melyben kezdetben a zsenge magvakat fogyasztják, majd egyre szélesebb sávban rágják a termést és károsításuk nyomán különféle szaprofita gombák szaporodhatnak el. A paprikán,
39 paradicsomon lyukat rágnak a bogyón, majd ezen keresztül annak belsejébe húzódnak (Balázs és Mészáros, 1998). Életmódját tekintve hazánkban 2-3 nemzedékes faj, mely bábként a talajban telel. Vándorlási hajlama régóta ismert, Közép-Európában időnként vándorlepkeként jelenik meg és okoz váratlan károkat (Balázs és Mészáros, 1998). Hazánkba 1993-ban és 1994-ben váratlanul nagy tömegben vándorolt be, rendszeres fellépésére a jövőben is számítani lehet. Az első lepkék május, június folyamán érkeznek dél felől, hernyói június-júliusban okozhatnak károkat. A nyár folyamán még egy, esetleg két nemzedék fejlődhet ki. Az ősszel (októberben-novemberben) kifejlődő imágók nagy része dél felé vándorol. Az ősszel ki nem kelő bábok egy része a talajban magyarországi körülmények között is áttelelhet. Eredeti elterjedési területén 16-17 évenként szaporodik el tömegesen és ezekben az időszakokban gyakran vándorol észak felé. Az utóbbi években való tömeges hazai megjelenése a klíma felmelegedésével is kapcsolatban állhat (Balázs és Mészáros, 1998). A faj rajzásának nyomon követésére hazai fejlesztésű feromon csapda áll rendelkezésre (Szőcs és mtsai., 1995).
3.4.2. A gyapottok-bagolylepke kémiai kommunikációjának áttekintése A gyapottok-bagolylepke igen komoly polifág kártevőnek számít Európa, Afrika, Ázsia és Ausztrália trópusi, szubtrópusi és mediterrán területein (Szőcs és mtsai., 1995). Ennek megfelelően számos kutatócsoport foglalkozott szexferomonjának meghatározásával és a feromoncsapda kifejlesztésével. Elsőként Piccardi és mtsai. (1977) közöltek adatokat a faj szexferomonjának kémiai szerkezetéről. Az egyedek ebben az esetben Szudánból származtak. Egyetlen komponenst találtak, amit (Z)-11hexadecén-1-aldehidként (Z11-16:Ald) azonosítottak. Ezzel a komponenssel sikerült hím lepkéket csapdába csalogatniuk Szudánban. Nesbitt és mtsai. (1979) a Z11-16:Ald mellett még további négy komponenst azonosítottak. Ebben az esetben a lepkék Malawiból és Botswanaból származtak. A Malawiban végzett szabadföldi csapdázásaik azt mutatták, hogy csak a Z11-16:Ald vonzza a hímeket, a többi komponens adalékként sem volt fogásnövelő hatású. A közleményben megjegyzik, hogy a Z11-16:Ald önmagában is kevés lepkét fogott szemben a nem párosodott nősténnyel csalétkezett csapdákkal. Később beigazolódott, hogy önmagában ez a vegyület kevés egy hatásos feromocsapda kifejlesztéséhez, megindult tehát a fogásnövelő komponensek keresése. Rotschild (1978) ausztráliai
40 szabadföldi csapdázások során azt tapasztalta, hogy a Z11-16:Ald
és a (Z)-9-
tetradecén-1-aldehid (Z9-14:Ald) elegye jól vonzza a gyapottok-bagolylepke hímjeit. Ugyanakkor Gothilf és mtsai. (1979) egy újabb vegyületet a (Z)-11-tetradecén-1aldehidet (Z11-14:Ald) találták önmagában vonzó hatásúnak. Nesbitt és mtsai. (1980) újra megvizsgálták a Maliwiból származó állatokat és többek között a (Z)-9-hexadecén1-aldehidet (Z9-16:Ald) is kimutatták. Majd a szabadföldi csapdázások során is beigazolódott, hogy a Z11-16:Ald (90-99%) és a Z9-16:Ald (10-1%) keveréke lényegesen nagyobb számban vonzza a hímeket, mint önmagában a Z11-16:Ald (Kehat és mtsai., 1980). Ugyanakkor kisinyovi és kirovobadi kutatók öt komponenst találtak a faj szexferomonjában, de az azonosított komponensek között nem szerepelt a Z916:Ald. Ők szabadföldi csapdázáshoz a Z11-16:Ald és Z11-14:Ald 3:1 arányú keverékét ajánlották (Konjukov és mtsai., 1983). Ezek után hazai kutatók a Magyarországon előforduló populációk szexferomonját újra megvizsgálták és szabadföldi vizsgálatokat végeztek. Ennek eredményeképpen a Z11-16:Ald mellett a Z9-16:Ald-et találták (2-5%ban) a feromonkivonatban. A szabadföldi csapdázás során is e két anyag keveréke (97,5:2,5) igen jó attraktánsnak bizonyult (Szőcs és mtsai., 1995).
3.5. A feromon csapdák szerepe a növényvédelemben A kártevő rovarok megfigyelésére, előrejelzésére számos jól bevált módszer áll a növényvédelmi előrejelző szakemberek rendelkezésére. Ezeknek a módszereknek az egyike a szexferomon csapdák használata, amelyek segítségével bárhol gyorsan és egyszerűen nyerhetünk aktuális és fajspecifikus adatokat a kártevő rovarfajról. A csapdák fogási adatai segítségével nyomon tudjuk követni a faj rajzásdinamikáját és elterjedését (hazai friss példa az amerikai kukoricabogár (Diabrotica virgifera virgifera) betelepülésének követése). Jól alkalmazható karantén kártevők felderítésére, a növényvédőszeres kezelés időzítésére, a kártevő mértékének előrejelzésére, populációs trendek
követésére,
diszperzió
követésére
és
a
védekezés
hatékonyságának
ellenőrzésére (Tóth, 2003). A szexferomon csapdák nagy előnye, hogy nem igényelnek semmiféle energiaforrást. Tetszés szerint bárhova ki lehet őket rakni, így a kártevő által legveszélyeztetettebb táblarészt kísérhetjük figyelemmel. A csapdák csak a célkártevőt fogják ezért nem szükséges magas szintű morfológiai szakismeret. Előfordulhat, hogy néhány más fajt is fognak, például abban az esetben, ha a célfaj attraktánsa nem
41 tartalmazza az összes szexferomon összetevőt, csak a főkomponenst. Ekkor ez az anyag más faj számára is csalogató anyagként szolgálhat. A csapdák már igen kis populációsűrűség mellett is jelzik a kártevő jelenlétét. Fénycsapdával összehasonlítva általában a rajzás korai szakaszában a feromoncsapda érzékenyebben jelzi a kártevőt (Tóth, 2003). Az évek során igen sok, eltérő alakú csapdatípust fejlesztettek ki az MTA Növényvédelmi Kutatóintézetében a kártevők pontos nyomonkövetése érdekében (Csalomon®, www.http.nki.hu).
3.5.1. Ragacsos csapda A csapda legfontosabb része a csalogatóanyagot tartalmazó kibocsátó kapszula, amely a nőstény szexferomonját tartalmazza és párologtatja ki. Az odacsalogatott hímeket a kapszula alatt elhelyezkedő cserélhető ragacsos lap fogja meg. A kibocsátó kapszula és a ragacslap egy sátor alakú, átlátszó műanyag testben van. A csapda egy rajzás alatt (4-6 hét) biztonságosan üzemeltethető. Akkor érdemes használni, ha célunk a kártevő megjelenésének pontos, minél korábbi jelzése. Minden más csapdánál érzékenyebben fogja be már a legelső megjelenő kártevő egyedeket (Tóth, 2003).
3.5.2. Palást csapda Ez a csapdatípus az odacsalogatott kártevőket külső ragacsos felületén fogja meg. A kapszula a ragacslap előtt foglal helyet. Egy rajzás alatt (4-6 hét) biztonságosan üzemeltethető. Akkor érdemes használni, ha a kártevő nem túl jó repülő (pl. bogarak), vagy ha nem szívesen repül be a csapda belsejébe (pl. legyek). Kiválóan alkalmas pl. az amerikai kukoricabogár, vagy a cseresznyelégy (Rhagholetis cerasi) csapdázására (Tóth, 2003).
3.5.3. Varsás csapda Akkor érdemes használni, ha az a célunk, hogy nagy mennyiségű kártevőt fogjunk össze. Különösen alkalmas nagyobb termetű kártevők fogására (bagolylepkék, araszolók stb.), illetve poros környezetben (malom, raktár). Az odacsalogatott kártevő a varsás szerkezet belsejéből nem tud kiszabadulni. A csapda nem telítődik, hatékonyságát még erős rajzás esetén is megőrzi. Speciális esetben az előrejelzésen
42 kívül a kártevő gyérítésére is alkalmas. Különböző módosított varsás csapda típusok is rendelkezésre állnak fajtól függően (Tóth, 2003).
3.5.4. Talaj csapda Az odacsalogatott kártevők a lejtős bevezető rámpán felmászva a fogóedénybe hullnak, ahonnan nem tudnak kiszabadulni. Elsősorban mászó kártevők számára alkalmas pl. lisztes répabarkó (Bothynoderes punctiventris). Ezzel a csapdatípussal is nagy mennyiségű kártevőt lehet összefogni, a csapda nem telítődik, hatékonyságát még erős rajzás idején is megőrzi. Speciális esetben az előrejelzésen kívül a kártevő gyérítésére is alkalmas (Tóth, 2003).
3.5.5. Növényi illatanyaggal működő csapda A szexferomon csapdákon kívül tápnövény illatanyagokkal működő csapdák is léteznek. Az ilyen típusú illatanyagokkal csalétkezett csapdák sokszor megközelítik a szexferomon csapdák fogásait. Így az ilyen típusú csapdák, a feromon csapdákhoz hasonlóan, előrejelzésre és tömeges csapdázásra is alkalmasak. Nagy előnyük, hogy nem csak a hím, hanem a nőstény egyedet is befogják. Hazánkban ilyen típusú csapdák kaphatók az amerikai kukoricabogárra és a bundásbogárra (Epicometis hirta) (Tóth, 2003).
43
4. Anyag és módszer 4.1 A kukoricamoly szexferomonjával kapcsolatos vizsgálatok 4.1.1. A kukoricamoly tenyésztésének és kinevelésének folyamata A kísérlethez felhasznált kukoricamolyokat a Nagy (1970) által kidolgozott félszintetikus táptalajon neveltük, amely más lepkefajok tenyésztésére is alkalmas, pl. gamma-bagolylepke
(Autographa
gamma),
káposzta-bagolylepke
(Mamestra
brassicae), tarka-kertibagoly (Mamestra suasa) (Szőcs és Tóth, 1980; 1982). A táptalaj a következőket tartalmazta: 1000 ml csapvíz, 20 g agar-agar, 40 g répacukor, 40 g élesztő, 100 g lucernaliszt, 150 g búzacsíra, 4 g aszkorbinsav, 5 ml ecetsav (90%-os), 4 g Nipagin és 10 ml etilalkohol. A Z-vonalból származó imágókat Tolna megyében, Kéty községben, a kukoricatábla szélén lámpázással gyűjtöttük 2004. augusztusában. Az E-vonalbeli lárvákat Szlovéniában, Brezicében Smiljana Tomse gyűjtötte (Agriculture and Forestry Institute, Novo Mesto) kukoricáról, szárfelvágással. A szabadföldről behozott imágókat egy kb. 5 literes térfogatú üveghengerbe tettem, ahol párosodás után a nőstények lerakták petéiket. Az üveghengert vászonnal lefedtem, és folyamatosan nedvesítettem volt, hogy a peték ki ne száradjanak. Az üveghenger belső falát polietilén fóliával borítottam be. Erre azért volt szükség, mert a nőstény lepkék erre szívesen rakják petéiket és egyszerű a peték későbbi áthelyezése. A frissen elkészített táptalajt egy kb. 4 literes üveghenger aljába öntöttem kb. 5 cm vastagságban, ahol lehűlés után megkeményedett. A fóliadarabon lévő petéket a táptalajra helyeztem, majd a kikelt fiatal hernyók rövid diszperziós viselkedés után elkezdenek táplálkozni. Az edényt nedvesen tartott vászonnal takartam le. A lárvák fejlődését figyelve, - miután elérték az utolsó L4-es stádiumot - a táptalaj tetejére egy kb. 2 cm széles hullámpapírcsíkot helyeztem, azért, hogy a hernyók bebábozódhassanak a hullámpapír belsejében. A bábokat kivettem és ivar szerint elkülönítettem, majd ezekből a bábokból keltett imágókat használtam fel kísérleteimhez. A tenyésztés és a vizsgálatok során az állatokat kb. 26 oC hőmérsékleten és 18/6 világos/sötét fotóperióduson tartottam. A Z- és E-vonal tenyészedényeit, a bábokat és az imágókat egymástól távol eső, elkülönített tenyésszobában tartottam, az edények
44 elmosását külön mosogatóban végeztem. A kísérletekhez szükséges vizsgálatokat szintén egymástól távol eső szobákban lévő fotoboxokban végeztem, hogy ezzel elkerüljem az esetleges kereszteződés lehetőségét.
4.1.2. A kukoricamoly csalogató viselkedési vizsgálatának módszere A csalogató viselkedés megfigyeléséhez az előzőekben leírt tenyészetből származó, Z-vonalbeli állatokat használtam fel. A vizsgálathoz felhasznált nőstények bábjait és a kikelt állatokat fordított fotoperióduson tartottam, hogy munkaidőben tudjam a kísérleteket elvégezni. A fotoperiódus sötét szakasza reggel 9-től délután 3-ig (6 óra) tartott. A bábokból frissen kikelt szűz nőstényeket minden nap reggel, a sötét periódus beállta előtt elkülönítettem és külön edényben egyesével tartottam. A megfigyelést laboratóriumban, speciális fotoboxokban végeztem. A megfigyelés során az állatokat kb. 25 oC hőmérsékleten tartottam. A fotoboxban a nőstényeket egyesével, több egymás mellett álló kb. 0,5 l-es üvegedényben tartottam. Az edények tetejét műanyag szúnyoghálóval fedtem le és erre vízzel nedvesített vattát tettem itatás céljából. A nőstények csak a vizsgálati napon voltak egyesével kihelyezve a 0,5 l-es edényekbe. Az imágókat áthelyezés előtt korcsoportonként elkülönítve, de együtt tartottam és mézes vízzel tápláltam. A megfigyelést a sötétperiódus teljes hossza alatt 10 percenként végeztem. A megfigyelés során az imágók testtartását és tojócsövük helyzetét figyeltem meg és jegyeztem fel. Csalogató viselkedésnek neveztem azt a testtartást, amikor a nőstény potrohából kinyomja tojócsövét ez gyakran a potroh szárny közötti kifordításával járt együtt. Az egyes megfigyelt korcsoportok ismétlésszáma 64 és 96 között változott. A mérési eredményeket százalékban adtam meg, ahol a 100% az egy korcsoporthoz tartozó összes megfigyelt nőstényt jelenti.
4.1.3. A Z- és E-vonalú kukoricamoly szexferomon termelés összehasonlításának módszere 4.1.3.1. Extraktum készítés A szexferomon termelés mennyiségének (titer) vizsgálata során Z- és E-vonalból származó állatokat hasonlítottam össze. A tenyésztés és kinevelés a 4.1.1-es fejezetben leírtak szerint történt. A tartási körülmények megegyeztek a 4.1.2-es fejezetben leírtakkal, azzal a különbséggel, hogy az egy korcsoporthoz tartozó nőstényeket együtt
45 tartottam. Frissen kelt, 1 napos, 2 napos, 3 napos és 6 napos szűz nőstényeket használtam fel mindkét vonalból. A sötét periódus ebben az esetben is reggel 9-től délután 3-ig tartott (6 óra). A sötét periódusban minden korcsoportnál 3 különböző időpontban gyűjtöttem össze a nőstényeket, a világos periódus kezdetén pedig 1 időpontban. A sötét periódus első gyűjtési időpontja 9 óra 10 perc volt (a sötét periódus kezdete után 10 perccel), a második 11 óra, a harmadik pedig 14 óra 50 perc (a sötét periódus vége előtt 10 perccel). A világos periódusban a nőstények gyűjtése 15 óra 10 perckor történt (a világos periódus kezdete után 10 perccel). A gyűjtési időpontokat a csalogató viselkedés vizsgálata alapján határoztam meg. Mindegyik esetben 10-10 nőstényt gyűjtöttem össze és azonnal -60 oC-ra lefagyasztottam azokat, a későbbi feromon kivonás céljából. Miután megfelelő mennyiségű lefagyasztott állatot gyűjtöttem össze szobahőmérsékleten felolvasztottam azokat és a tojócsövüket levágtam, majd n-hexánnal extraháltam. Az egyes extraktumok mennyisége betöményítés után 2-3 μl volt. Az így előállított extraktumok teljes mennyiségét egyesével GC-be injektáltam be. 4.1.3.2. Gázkromatográfiás vizsgálatok A vizsgálathoz kapillároszlopos GC-t használtam, ami lángionizációs (Flame Ionization Detector; FID) detektorral volt felszerelve (Hewlett-Packard 5890 GC, az oszlop (SP2340) 30 m hosszú és 0,32 mm belső átmérőjű, az állófázis 0,2 μm vastagságú és a vivőgáz hélium volt). A hőmérséklet programot a következőképpen állítottam be: 1 percig 60 oC, ezután 10 oC/perccel 120 oC -ig, majd várakozási idő nélkül 5 oC/perccel 220 oC –ig, majd ezen a hőmérsékleten (220 oC) 40 percig maradt. A GC segítségével határoztam meg az extraktumban lévő komponensek mennyiségét. Ehhez internális standardot (decenil-acetát - 10:Ac) használtam, aminek pontos mennyiségét az extraktummal együtt injektáltam be a GC-be (koinjektálás). Ezen internális standard ismert mennyiségét viszonyítottam az extraktumban lévő ismeretlen mennyiségű feromon komponenshez. Az extraktumban lévő feromon komponensek minőségi meghatározását már ismert, szintetikus standardok (Z11-14:Ac, E11-14:Ac) segítségével végeztem retenciós idő alapján. A feromon főkomponens mennyiségét ng/nőstény mértékegységben tűntettem fel. A főkomponens a Z-vonal esetében Z1114:Ac, az E-vonalnál pedig E11-14:Ac volt.
46 Az adatokat √x+0.5 transzformáció után ANOVA programmal statisztikailag kiértékeltem, amennyiben az f érték szignifikáns volt, akkor az átlagok közti különbségeket Games-Howell post-hoc teszttel vizsgáltam, SuperANOVA® program segítségével (Abacus Concepts, Inc., Berkeley, CA, USA).
4.1.4. A Z- és E-vonal párosodási aktivitása, a párosodás kezdetének hossza és időtartalma Ennél a vizsgálatnál a Z- és E-vonal párosodási aktivitását figyeltem meg és hasonlítottam össze. Az állatok tenyésztése és kinevelése a 4.1.1-es fejezetben leírtak szerint történt. Míg az állatok tartása megegyezett a 4.1.2-es fejezetben leírtakkal. A vizsgálat során, hasonlóan a feromon mennyiségének mérésénél, frissen kelt, 1 napos, 2 napos, 3 napos és 6 napos Z- és E-vonalból származó szűz nőstényeket használtam. A nőstényeket külön-külön kb. 0,5 literes üvegedényben tartottam, az edény tetejét fémhálóval (átszennyeződés elkerülése végett, mivel ez acetonnal mosható) fedtem le, ennek tetejére pedig vízzel átitatott vattát tettem itatás céljából. A fotoperiódus megegyezett a 4.1.3. fejezetben leírt vizsgálattal. A sötét periódus 2. órájában (11 órakor) engedtem be a nem párosodott hímeket a külön-külön tartott nőstényekhez, egy nőstényhez egy hímet. A nőstényekhez beengedett hímek életkora megegyezett a nőstényekével. A párokat 20 percenként ellenőriztem. A vizsgálat során feljegyeztem a párosodott párok számát, a párosodás kezdetének időpontját és a párosodás hosszát. Az ismétlések száma 24 és 28 között volt mindkét vonalnál. A párosodás aktivitásának kiértékelésénél az adatokat páros összehasonlítással, κ2 teszttel értékeltem. A párosodási aktivitást százalékban adtam meg, ahol 100% jelentette az aznap összesen megfigyelt párokat. A párosodás kezdetének idejét és hosszát a párosodás aktivitásának mérése közben jegyeztem fel és ezeket az adatokat használtam fel a kiértékelésnél. Az adatokat statisztikailag szintén κ2 teszttel értékeltem ki.
47
4.2. A kukoricamoly tápnövényeivel kapcsolatos vizsgálatok 4.2.1. A kukoricamoly csápválasza a tápnövény illatanyagokra 4.2.1.1. Tápnövények A vadkomlót (Humulus lupulus L.) Pest megyében gyűjtöttem, a vadköles (Panicum milliaceum L.) és a fenyércirok (Sorghum halepense L.) Tolna megyében lévő Kéty község határában található kukoricatábla gyomszegélyéből származott. A kukoricával (Zea mays L. Lord Nelson fajta) kapcsolatos vizsgálatok Dr. Szőcs Gábor (személyes közlés) előzetes eredményeire támaszkodtak. A növényeket a begyűjtés után üvegházban, cserépben neveltük, csak az illatanyag gyűjtése előtt vágtuk le és helyeztük be a gyűjtő készülékbe. Az illatanyag gyűjtések során egyik növény sem érte el a virágzási stádiumot. 4.2.1.2. Illatanyag gyűjtés A tápnövények által légtérbe kibocsátott illatanyagok felfogását egy speciális, ún. zárt légterű illatanyag felfogó készülék (Closed-Loop Stripping Analyser; CLSA) segítségével végeztem, ami az MTA Növényvédelmi Kutatóintézetében állt rendelkezésre (10. ábra).
10. ábra: Zárt légterű illatanyag felfogó készülék (Closed-Loop Stripping Analyses; CLSA) fényképe működés közben (Fotó: Molnár Béla Péter).
48
A készülék belsejében zárt légtérben található a növény és az illatanyag felfogását szolgáló filter, ami jelen esetben aktív szén, illetve Super Q (Alltech, Deerfield, IL) filter volt. A zárt légtérben egy teflonbevonatú pumpa keringeti a levegőt. A készülékbe behelyezett tápnövény 24 órán keresztül volt a berendezésben, ezalatt a fotoperiódus 18/6 világos/sötét, a hőmérséklet 23 oC volt. 24 óra elteltével azonnal n-hexánnal lemostam a filtert és az extraktumot későbbi vizsgálathoz -60 oC-ra helyeztem. 4.2.1.3. Gázkromatográfiás-elektroantennográf (GC-EAD) vizsgálatok A tápnövény illatanyagok vizsgálatához a kukoricamoly nőstény csápját használtuk fel, hogy azonosítsuk azon illatanyagokat, amelyek fontosak a nőstény számára a tápnövény megtalálásához. A vizsgálatok során GC-vel összekapcsolt elektroantennográfot (GC-EAG) használtam mind Svédországban mind pedig itthon. A mérésekhez frissen kelt szűz nőstények csápját használtam fel (11. ábra), a nőstények laboratóriumi tenyészetből származtak (lásd 4.1.1. fejezet). Ezután a műszer által aktív komponensnek
mondható
anyagokat
GC-vel
összekapcsolt
tömegspektroszkóp
segítségével (GC-MS) lehet pontosan meghatározni. A GC-MS méréseket svéd együttműködés keretén belül végeztük. Az illatanyagok kukoricáról, vadkomlóról, kölesről és fenyércirokról származtak. A GC-EAD méréseket az MTA Növényvédelmi Kutatóintézetében és az SLU Egyetemen (Alnarp, Svédország) végeztem. Az MTA Növényvédelmi Kutatóintézetében használt GC HP 5890-es típusú volt és SP 2340-es oszloppal volt felszerelve (30 m hosszú, 320 μm átmérőjű), a vivőgáz hélium volt. A hőmérséklet programot a következőképpen állítottam be: 1 percig 60 oC, ezután 10 oC /perccel 120 oC–ig, majd 5 oC /perccel 220 oC -ig emelkedett a hőmérséklet. A Svédországban használt GC HP 6890-es típusú volt, ami HP Innowax kapilláris oszloppal volt felszerelve (30 m hosszú, 250 μm átmérőjű), a vivőgáz hidrogén volt. A hőmérséklet program a következő volt: 2 percig 80 oC, ezután 10 oC /perccel 220 oC -ig emelkedett a hőmérséklet. Mindkét helyen végzett méréseknél a GC oszlopának vége kétfelé ágazott, az egyik irányban a FID-hez érkezett az anyag, a másik irányban a csáphoz. A megosztás 1:1 arányú volt. Ezáltal pontosan egy időben jelentkezett ugyanaz az anyag, ugyanolyan mennyiségben a FID-en és a csápon (12. ábra). A csápot az alapi szegmensnél vágtam le a fejről és a csáp csúcsi végéből is levágtam kb. 0,5 mm-t. Az így előkészített csáp két vége méretre készített
49 üvegkapillárisba volt behelyezve kb. 1 mm mélyen (11. ábra). Az üvegkapillárist Beadle-Ephrussi (Ephrussi és Beadle, 1936) ringeroldattal töltöttem fel. Az üvegkapilláris másik vége ezüstelektródra volt ráhúzva, amely az előerősítőhöz kapcsolódott, ami pedig egy magas impedanciájú erősítővel volt összekapcsolva, ez utóbbi egyben analóg-digitális átalakítóként is működött, majd mind a GC, mind az EAG adatok GC-EAD programmal (Syntech) kerültek kiértékelésre.
11. ábra: A kukoricamoly nőstény csápja az elektroantennográfiás (EAG) vizsgálat során (Fotó: Molnár Béla Péter).
12. ábra: A GC-EAD sematikus felépítése. (Az eredeti kép Pettersson, 2000. nyomán, kiegészítve).
50 4.2.1.4. Kémiai analízis A
GC-EAD
vizsgálatok
során
aktív
komponensnek
ítélt
vegyületek
meghatározása GC-vel egybekötött tömegspektrométer (GC-MS) segítségével történt svéd kollegák együttműködésével, Svédországban. A GC HP 5890, az MS HP 5970-es volt. A GC splitless üzemmódban működött és DB Wax kapilláris oszloppal volt felszerelve (30 m hosszú, 250 μm átmérőjű, J&W Scientific, Folsom, CA). A vivőgáz hélium volt. A hőmérséklet program 50 oC-ról indult, ahol 5 percig állt, majd 230 oC-ig ment 8 oC/perccel. Az egyes komponenseket a tömegspektrumuk és a retenciós idejük alapján azonosítottuk (Bengtsson és mtsai., 2006a).
4.2.2. A rovar-szélcsatornás vizsgálatok módszere A csápon aktív komponensek tényleges viselkedési hatását bizonyítandó rovarszélcsatornában vizsgáltuk a kukoricamoly nőstények viselkedését. A vizsgálatokat az MTA Növényvédelmi Kutatóintézetében lévő készülékkel végeztem. A mérések során zárt térben tartott vadkomlón átáramoltatott levegőt vezettünk a szélcsatornába, ami az illatforrást jelentette a nőstények számára. Kontrollként csak virágföld zárt légterén átáramoltatott levegőt használtam. A szélcsatorna 200 cm hosszú, 60 cm széles és 60 cm magas volt. A mérések során a hőmérséklet 21-22 oC, a fényintenzitás 5 lux, a szélsebesség 0,4 m/s volt. A szélcsatorna egyik végébe széliránnyal szemben helyeztem be a nem párosodott nőstény lepkét egy 7 cm hosszú, 3 cm átmérőjű, egyik végén zárt drót hengerbe (indító ketrec). A szélcsatorna másik végébe vezettem be a vadkomlótól származó levegőt. (13. ábra). Egy lepke 5 percig volt a szélcsatornában. A reptetés ideje a sötét periódus 4. és a 6. órája közé esett. A kísérletek során a következő viselkedési lépéseket figyeltem meg: indító ketrecből való kirepülés és irányba állás az illatforrás felé (orientáció), elindulás az illatforrás irányába (pozitív anemotaxis), elrepülés félútig (félút), illatforrás 10 cm-es megközelítése (megközelítés), illatforrás megérintése (megérintés), illatforrásra való leszállás (leszállás). A cserepes vadkomlót, mint illatforrást mérete miatt nem közvetlenül a szélcsatornába helyeztem, hanem a szélcsatorna mellett elhelyezkedő, zárt üvegedényben tartottam. Ebből az üvegedényből vezettem be, pumpa segítségével az illatanyagokat a szélcsatornába. A kontrol esetében tiszta virágfölddel teli cserép volt az üvegedénybe helyezve. A vadkomló esetében 40
51 db nőstényt, a kontroll alkalmával 10 db nőstényt reptettem. A mért adatokat statisztikailag viselkedési válaszonként κ2 próbával értékeltem.
13. ábra: Az MTA Növényvédelmi Kutatóintézetében található rovar-szélcsatorna sematikus felépítése.
4.3. A kukoricamoly szaglólebenyének vizsgálata 4.3.1. A kukoricamoly szaglólebenyének morfológiai feltárása 4.3.1.1. Kísérleti állatok A vizsgálatok során felhasznált Z-vonalból származó nőstények a 4.1.1 fejezetben leírt helyről származtak és ugyanebben a fejezetben leírtak alapján tenyésztettem őket. Az E-vonalból származó egyedek Wendell Roelofs (Cornell Univ., Geneva, NY, USA) laboratóriumi tenyészetéből származtak és ugyancsak a 4.1.1-es fejezetben
leírtak
alapján
tenyésztettem
a
svédországi
egyetem
(SLU)
laboratóriumában. Mind az E- és Z-vonalból származó populációk genetikai tisztaságát (a feromon alapján) GC méréssel határoztam meg a nőstények feromonmirigyéből származó kivonat alapján. A vizsgálatokhoz 0-4 napos, nem párosodott imágókat használtunk.
52
4.3.1.2. Az agy rögzítése jelölése és vizsgálata immunofluoreszcens módszerrel
4.3.1.2.1. Minta előkészítés
A jelöléshez egy olyan immunofluoreszcens technikát használtam, minek segítségével antigéneket mutatunk ki indirekt módszerrel. Először jelöletlen antiszérummal inkubáltuk a preparátumot, jelen esetben ez alfa-szinapszin (egérben termelt)
volt,
majd
egy
másodlagos
antitestet,
kecskében
termelt
antiegér
gammaglobulint [alfa-mouse (goat) Alexa 546] használunk, ami az elsődlegeshez kötődik és ez már egyben fluoreszcens anyag is. Ez az úgynevezett szendvics technika, ami a direkt módszernél érzékenyebb és gazdaságosabb, a térbeli viszonyok miatt ugyanis az első inkubálás során egy antigén molekulához egy antitest molekula képes kapcsolódni, azonban a második inkubálást követően az előzőhöz több fluoreszkáló másodlagos antitest molekula képes kapcsolódni (Krutsay, 1980). Egyes esetekben a mélyebb rétegek pontos jelölése céljából elsődleges antitestként falloidint is használtunk az alfa-szinapszin mellett. Az első lépés az volt, hogy a levágott fejet PBS + TritonX100 (0,25%) + formaldehid (4%) oldatban fixáltam 3 órán keresztül szobahőmérsékleten, majd a nőstény és hím fejből ki kellett boncolni és 4x10 percig át kellett mosni a már fixált agyat a fenti pufferben formaldehid nélkül. Ezt követően alfa-szinapszin antitesttel (10:100 arányban) és fluoreszcens avidinnal (3:100 arányban) inkubáltam egy éjszakán keresztül, szobahőmérsékleten, rázógépen, sötétben. Végül 4x10 percig a formaldehid mentes pufferoldatban átmostam és fluoreszcens, másodlagos antitesttel inkubáltam [anti-mouse (goat) Alexa 546] 1:100 arányban és egy éjszakán keresztül rázógépen hagytam
szobahőmérsékleten.
Miután
újra
átmostam
a
formaldehid
mentes
pufferoldatban 4x10 percig, egy olyan tárgylemezre helyeztem, ami kis mélyedéseket tartalmazott, hogy a preparátum ne nyomódjon össze, miután a fedőlemezt ráteszem. Egy mélyedésbe egy agyat helyeztem, a lyukba Vectashield Hard Mount (Vector Laboratories Inc., Burlingame, CA, USA) rögzítőanyagot tettem. A kis mélyedésben az agyak elrendezésében az agyon elhelyezkedő optikai lebeny segített, mivel ez még szabad szemmel is látható mivel barnás színeződése van, ezáltal az agyakat dorzoventrális irányban tudtam beállítani, majd lefedtem fedőlemezzel. A mikroszkópi
53 vizsgálatok előtt 1 napig szárítani kellett a preparátumot. Az alfa-szinapszin és a másodlagos antitest együttesen jelöli a szinapszisokat az idegszövetben (Klagges és mtsai., 1996), ezáltal pontos kép kapható a szaglólebeny glomerulusairól.
4.3.1.2.2. Lézer konfokális mikroszkóp
A preparátumok vizsgálatához a svédországi SLU egyetem háromdimenziós, konfokális lézer mikroszkópját [Zeiss LSM 510 (Carl Zeiss, Jena, Németország)] használtam. Ezzel a mikroszkóppal a preparátumokat sérülésmentesen lehetett vizsgálni, mivel nem kellett metszeteket készíteni. A mikroszkóp a lézer sugarak segítségével szeletről szeletre haladva képes pontos képet adni. A mikroszkóp 40-szeres immerziós olajos tárgylencsével (Plan-Neufluar 40x/1.3, DIC) volt felszerelve. A másodlagos antitesttel [anti-mouse (goat) Alexa 546] indirekt módon jelölt preparátumot 543 nm hullámhosszú hélium-neon lézerrel gerjesztettem és a detektáláshoz 560 nm-es (long-pass filter) szűrőt alkalmaztam (megj.: az eredmények fejezetben látható mikroszkópi képeken ez a piros színeződést mutatja). Abban az esetben, amikor a preparátumot fluoreszcens avidinnal is jelöltem, akkor 488 nm hullámhosszú argon lézerrel is gerjesztettem és a kisugárzott fényt 505 nm-es szűrőt használtam (megj.: az eredmények fejezetben látható mikroszkópi képeken ez a zöld színeződést mutatja.). A mikroszkóp kb. 200 db, 2 dimenziós 1024x1024 pixel felbontású „szeletet“ készített. Ezeknek a szeleteknek a térbeli egymásra helyezéséből háromdimenziós kép alakult ki.
4.3.1.2.3. Három dimenziós képalkotás
A mikroszkópi képek felbontását lecsökkentettem 512x512-es pixel méretre, majd a szeletek újra egymásra helyezéséhez Windows XP operációs rendszer alatt működő háromdimenziós AMIRA programot használtam (v.3.0, TGS, San Diego, CA, USA). Az egyes szeleteken manuálisan kijelöltem az egyes glomerulusok körvonalait és a program segítségével térbeli képet kaptam a glomerulusok helyzetéről és alakjáról, így alakult ki a szaglólebeny háromdimenziós képe.
54
4.3.2. A kukoricamoly szagló receptor neuronjának in vivo jelölése immunocitokémiai eljárással A csáp szenzillái felől történő neuron jelölés (activity dependent anterograde backfill) segítségével pontosan lehet látni egy idegsejt útját a receptortól a szaglólebenyig. Az idegsejt jelöléséhez neurobiotin higroszkópos kristályt használtam. Az állatot eldobható műanyag pipettavégbe helyeztem, úgy hogy a feje kifelé állt, de nem tudott mozogni. A csápokat rögzítettem. A test és a csáp rögzítéséhez fogászati viaszt használtam. Egyszerre 3 lepkét rögzítettem és helyeztem egy műanyag Petri csészébe (átmérő 10 cm), majd a kristályt a csápra helyeztem. A kristály akkora volt, hogy néhány szenzillával érintkezett. A Petri csészébe nedves papírvattát helyeztem, hogy a neurobiotin ne veszítse el teljes nedvességtartalmát. A Petri csészébe nedves légáramot vezettem. A légáramba a kívánt receptor jelölésének megfelelő feromon komponenst vezettem, így csak az ideg jelölődött, ami éppen ingerlés alatt volt. Az egész folyamat 1-2 óráig tartott, ezalatt a csápot 4 másodpercenként ingereltük 10 és 100 ng-nyi feromon komponenssel. A feromon komponenst tartalmazó szűrőpapír Pasteur pipettába volt helyezve és egy automatikusan adagoló készülékkel volt összekapcsolva. A folyamat befejeztével a fejekből kiboncolt agyakat a 4.3.1.2. fejezet szerint kezeltem és vizsgáltam. Ebben az esetben az alfa-szinapszinnal együtt fluoreszcens avidint is használtam a neurobiotin jelöléséhez. Így párhuzamosan kettős jelölést tudtam elérni: az alfa-szinapszinal és a másodlagos antitesttel jelöltem a glomerulusokat, a neurobiotinavidin rendszerrel pedig az ideg pontos útját a glomerulusokban (kettős jelölés - doublestaining-technique).
4.3.3. A kukoricamoly feromon szenzitív projekciós neuronjainak in vivo feltárása intracelluláris felvételezéssel Az általam keresett specifikus PN-ek kimutatásához intracelluláris felvételezési módszert használtam. Ennek lényege, hogy in vivo eljárással a hím kukoricamoly agyában megtaláltam és megjelöltem a szaglólebenyben az általam keresett feromon komponensért felelős projekciós ideget. Munkám során Christensen és Hildebrand (1987) módszerét követtem. A hím lepkét a 4.3.2 fejezetben leírtak alapján rögzítettem
55 eldobható műanyag pipettavégbe, majd mikroszkóp alatt a fejről eltávolítottam a kitinszőröket, az egyik oldali csápot és a szájszervet, majd felnyitottam a fejet, eltávolítottam a zsírszöveteket, illetve a csápot mozgató izmokat. Ezáltal láthatóvá vált a szaglólebeny és a szaglóideg. Az így előkészített preparátumot helyeztem az intracelluláris felvételező készülék alá. A felvételekhez olyan üvegkapillárist használtam, aminek elvékonyított vége neurobiotinnal volt töltve és a kapilláris fennmaradó része pedig 1 M-os KCl oldattal. Ez a kapilláris mikromanipulátor segítségével volt a szaglólebenybe bevezetve közel a szaglóideg csatlakozásához. A kapilláris másik vége egy erősítővel és egy analóg-digitális átalakítóval volt összekapcsolva. A kapillárissal véletlenszerűen kerestem a neuronokat, majd amikor megfelelő érintkezést létesítettem az ideggel, akkor az azonos oldali csápot különböző feromon komponensekkel ingereltem. Az ingerlés Pasteur pipettába helyezett szűrőpapírra injektált feromon komponensekkel történt (10-1000ng/szűrőpapír). A jel egy erősítőn és egy analóg-digitális jelátalakítón (Syntech IDAC-4 USB) keresztül számítógépbe futott be és az AutoSpike 3.2 program (Syntech) segítségével vált láthatóvá. Ha az általam kívánt komponensre reagált az ideg, akkor a kapillárison keresztül a neurobiotint beinjektáltam a kiválasztott idegbe 10-15 percen keresztül (14. ábra). Ezt követően a kiboncolt agyat az 4.3.1.2. fejezet alapján rögzítettem és vizsgáltam.
14. ábra: Intracelluláris felvételezés. A képen középen a viasszal (kék) rögzített lepke látható. A bal oldalról érkező üvegcsövön a párásítás és a stimulus, hátulról a ringer oldat (ezüst színű fém cső), felülről a neurobiotinnal töltött üvegkapilláris és elölről a föld elektród érkezett.
56
4.4. Szabadföldi csapdázások növényi illatanyagokkal A szabadföldi csapdázások során olyan, korábban kukoricából azonosított növényi illatanyagokat (lásd: 5.2.1 fejezet), jelen esetben kairomonokat próbáltunk ki, amelyek a kukoricamoly mellett a gyapottok-bagolylepkére is vonzó hatásuak lehetnek. A vizsgálatokat 3 egymást követő évben (2001-2003) végeztük. A 2001-es évben a csapdázásokat Felsőnánán (Tolna megye) és Kápolnásnyék (Fejér megye) határában végeztük. Felsőnánán 2 különböző időintervallumban végeztünk csapdázásokat. Az első csapdázási időszak május 30-tól június 18-ig, míg a második június 12-től július 3-ig tartott. A kápolnásnyéki csapdázás május 30-tól június 18-ig tartott. A vizsgálathoz sátor alakú ragacsos csapdatestet (Csalomon®) használtunk. A csapda típusa megegyezett a vadgesztenyelevél-aknázómoly (Cameraria ohridella) esetében végzett csapdázások során használttal (Szőcs és mtsai., 2000). A csapdában lévő kibocsátó polietilén tasakba helyezett fogászati tampon volt (PBAG Csalomon®). A fogászati tamponra 100-100 μl-nyi, 100%-os töménységű, folyadék halmazállapotú, technikailag tiszta anyagot mértem rá. A csapdákat sorban raktam ki, egymástól 15-15 m távolságra, kb. 1m magasságban rögzítettem a kukorica növényre a kukoricatábla szélén, amit erdősáv határolt. A csapdázások során kipróbált anyagok a következők voltak: (+/-)-linalol, (-)-(E)-kariofillén, metil-szalicilát és fenilacetaldehid. Az egyes anyagokat külön-külön és keverékekként is kipróbáltam. (lásd eredmények fejezet 4. táblázat). Kápolnásnyéken és Felsőnánán (mindkét időszakban) ugyanazok az anyagok és keverékeik voltak a csapdákban. A 2002-es évben a csapdázásokat Kéty (Tolna megye) határában végeztük. A csapdákat két időszakban vizsgáltuk, június 7-től 12-ig és június 13-tól 24-ig. A vizsgálathoz szintén sátor alakú ragacsos csapdatestet használtunk, az illatanyagok kibocsátásához gumigyűrűt alkalmaztam. A kibocsátók 3 ml-nyi, 100%-os töménységű, folyadék halmazállapotú, technikailag tiszta anyagot és anyagok keverékét tartalmazták. A csapdákat ebben az esetben is sorban raktam ki egymástól 15-15 m távolságban, kb. 1m magasságban rögzítettem a kukoricanövényre, a kukoricatábla szélén, amit erdősáv határolt. A csapdázások során kipróbált anyagok a következők voltak: homofarnezén, metil-szalicilát, (E)-béta-farnezén és fenilacetaldehid. Az anyagokat egyesével és
57 keverékként is kipróbáltam. Mindkét csapdázás során ugyanazokat az anyagokat és keverékeiket használtuk. A 2003-as évben a csapdázásokat Kéty (Tolna megye) és Ócsa (Pest megye) határában végeztük. A kétyi csapdázások június 9-24. közé estek. Az ócsai csapdázás június 16-tól július 18-ig tartott. A vizsgálathoz ismét sátor alakú ragacsos csapdatestet használtunk, a csapdában lévő kibocsátó polietilén tasakba helyezett fogászati tampon volt (PBAG Csalomon®). A fogászati tampon 100-100 μl-nyi, 100%-os töménységű, folyadék halmazállapotú, technikailag tiszta anyaggal volt átitatva abban az esetben amikor egy komponenst tartalmazott a kibocsátó. Amikor több komponenst is tartalmazott, akkor 30-30 μl, szintén tiszta anyaggal lett átitatva komponensenként. A csapdákat egymástól 15-15 m távolságban, sorban, kb. 1m magasságban a kukoricára erősítve raktam ki, a kukoricatábla szélén, amit erdősáv határolt. A csapdázások során kipróbált anyagok a következők voltak: (E)2-hexanal, fenilacetaldehid és alfa-humulin, illetve ezen anyagok keveréke (fenilacetaldehid+alfa-humulin, (E)2-hexanal+alfahumulin, (E)2-hexanal+fenilacetaldehid, (E)2-hexanal+fenilacetaldehid+alfa-humulin) Kétyen és Ócsán egyaránt ugyanazok az anyagok és keverékeik voltak a csapdákban. (lásd eredmények fejezet 5. táblázat).
58
5. EREDMÉNYEK 5.1 A kukoricamoly szexferomonjával kapcsolatos vizsgálatok 5.1.1. A kukoricamoly Z-vonalának csalogató viselkedése Vizsgálataim során a frissen kelt molyok 1,5 órával a sötét periódus kezdete után kezdtek el csalogatni és a csalogatási maximumot, ami a nőstények 20 %-a volt, a sötét periódus végén érték el. Az idősebb nőstények kb. fél órával hamarabb kezdtek el csalogatni, a csalogatási maximumot korábban érték el, és a sötét periódus végéig folyamatosan csalogattak. A sötét periódus végezetével minden korcsoportnál drasztikusan végeszakadt a csalogató viselkedésnek. (15. ábra)
15. ábra: A Z-vonalú kukoricamoly nőstények csalogató viselkedésének sötétperiódan történt változása. Az ismétlésszám korcsoportonként 64 és 96 között változott. Az y tengely a százalékban kifejezett nőstények csalogatását mutatja, ahol 100% az egy korcsoporthoz tartozó összes megfigyelt nőstényt jelenti. Az x tengely a sötétperiódus (9:00- 15:00) idejét jelöli.
59
5.1.2. A kukoricamoly Z- és E-vonalának szexferomon termelése A szexferomon főkomponens mennyiségének változása (Z-vonal esetében a Z11-14:Ac mennyisége, E-vonal esetében az E11-14:Ac mennyisége) mind a Z- mind az E-vonalnál hasonló tendenciát mutat, ez megmutatkozik napi szinten, és a korosztályok között is. Minden esetben a sötét periódus kezdetén a feromon mennyisége alacsonyabb, mint a sötét periódus második órájában. Mindkét vonalnál igazoltam, hogy a frissen kelt állatok termelik a legtöbb feromont. A frissen kelt Z- és az E-vonalból származó nőstények egyaránt kevés feromont (kevesebb mint 1 ng/nőstény) termelnek a sötét periódus elején (10. perc), a sötét periódus második órájában azonban emelkedik a feromon mennyisége (Z-vonal: 1,2 ng/nőstény, E-vonal: 3,6 ng/nőstény). A sötét periódus utolsó 10 percében a Z-vonal esetében 2,2 ng/nőstény, az E-vonal esetében azonban eléri a maximumot, ami 8,2 ng/nőstény. A Z-vonal maximuma a sötét periódus vége után 10 perccel volt (3 ng/nőstény). Az 1 napos nőstények, hasonlóan a frissen keltekhez, a sötét periódus 10. percében kevés feromont termelnek, de az E-vonal (1,9 ng/nőstény) itt is meghaladja a Z-vonalat (0,5 ng/nőstény). A sötét periódus 2. órájában ugyancsak emelkedett a feromon mennyisége nőstényenként mindkét vonalnál, majd a Z- vonalnál az utolsó 10 percben eljutott 1,5 ng-ig, míg az E-vonalnál 5,5 ng-ot ért el, ami ismét a napi maximumot jelentette. A frissen keltekhez hasonlóan itt is a Z-vonal a sötét periódus megszűnte után 10 perccel érte el a nap maximumot (1,6 ng/nőstény). A 2 napos korosztálynál ugyanolyan tendencia mutatkozott mint az 1 naposaknál, annyi különbséggel, hogy mindkét vonalnál a maximumot a sötét periódus utolsó 10 percében tapasztaltam. A 3 napos korosztálynál szintén a sötét szakasz elején alacsony volt a feromon mennyiségének szintje (Z-vonal: 0,7 ng/nőstény, E-vonal: 1,7 ng/nőstény), majd a második órában megemelkedett (Z-vonal: 1,9 ng/nőstény, E-vonal: 3,6 ng/nőstény), az utolsó 10. percben visszaesett és a sötét periódus utáni 10. percben ismét emelkedett. Végül a 6 napos állatok is mindkét vonalnál hasonló tendenciát mutattak mint a fiatalabb korosztály, csak a feromon mennyisége volt kevesebb (maximum a Z-vonalnál: 1,1 ng/nőstény, E-vonalnál: 4,3 ng/nőstény). Mindkét vonalra jellemző, hogy a nőstények a sötét periódus elején kevesebb feromont termelnek, mint a végéhez közeledve, amit (a 3 napos állatok kivételével) mindegyik korcsoportra érvényesnek találtunk (16., 17. ábra).
60
Z11-14Ac ng/nőstény ..
Z-vonal
4,0 c
3,5
3,0
2,5
bc
c
bc
bc
2,0
bc
abc
bc bc
abc
abc
1,5
abc abc abc
1,0
abc
abc
abc ab
ab a
0,5
0,0 9 10
11 00
14 50
15 10
9 10
11 00
frissen kikelt
14 50
15 10
9 10
11 00
1 napos
14 50
15 10
9 10
11 00
2 napos
14 50
15 10
9 10
3 napos
11 00
14 50
15 10
6 napos
6. ábra: A kukoricamoly Z-vonalából származó nőstényeinek feromon főkomponens (Z11-14:Ac) mennyiségének (titer) változása. A szürke oszlopok a sötét periódus, a fehér oszlopok a világos periódus mérési eredményeit mutatják. Az oszlopok tetején lévő skála a szórást jelzi. Az oszlopok felett látható betűk a szignifikanciára vonatkoznak, az azonos betűk nem mutatnak szignifikáns különbséget. Az y tengely az egy nőstényre vonatkozó feromon főkomponens mennyiségét mutatja. Az x tengelyen a sötét és a világos periódus mérési pontjai láthatók. E11-14Ac ng/nőstény . 10
E-vonal
c
9
8
c
7
c
6
bc
c
5
bc
bc
bc bc bc
bc
bc
bc
bc
4
bc
bc
3
bc b
b 2
a
1
0 9 10
11 00
14 50
frissen kikelt
15 10
9 10
11 00
14 50
1 napos
15 10
9 10
11 00
14 50
2 napos
15 10
9 10
11 00
14 50
3 napos
15 10
9 10
11 00
14 50
15 10
6 napos
17. ábra: A kukoricamoly E-vonalából származó nőstényeinek feromon főkomponens (E11-14:Ac) mennyiségének (titer) változása. A szürke oszlopok a sötét periódus, a fehér oszlopok a világos periódus mérési eredményeit mutatják. Az oszlopok tetején lévő skála a szórást jelzi. Az oszlopok felett látható betűk a szignifikanciára vonatkoznak, az azonos betűk nem mutatnak szignifikáns különbséget. Az y tengely az egy nőstényre vonatkozó feromon főkomponens mennyiségét mutatja. Az x tengelyen a sötét és a világos periódus mérési pontjai láthatók.
61
5.1.3. A Z- és E-vonal párosodási aktivitásának vizsgálata A párosodási vizsgálatoknál hasonló tendencia mutatkozott mindkét vonalnál. A frissen kelt állatok mindkét vonal esetében (Z-vonal: 54% , E-vonal: 33%) kisebb párosodási hajlandóságot mutattak, mint az idősebb, 1, 2, 3 naposak (1 napos Z-vonal: 83%, 1 napos E-vonal: 82%), ami szignifikáns különbséget mutatott az E-vonalnál. A Z-vonalnál ez szignifikáns különbséget nem mutatott az 1 és 2 naposakkal összevetve, de már a 3 naposaknál szignifikánsan is bizonyított volt a magasabb párosodási hajlandóság. A 6 napos lepkék mindkét vonalnál még mindig párosodtak, de már csak alacsony százalékban (Z-vonal: 37%, E-vonal: 19%) (18., 19. ábra).
18. ábra: Az Z-vonalból származó kukoricamoly nőstényeinek párosodási aktivitása. 100% az adott napon megfigyelt nőstények száma (ismétlésszám 24-28 között változott). Az oszlopok felett látható betűk a szignifikanciára vonatkoznak, az azonos betűk nem mutatnak szignifikáns különbséget. Az x tengely a százalékban kifejezett párosodási aktivitást jelöli.
62
19. ábra: Az E-vonalból származó kukoricamoly nőstényeinek párosodási aktivitása. 100% az adott napon megfigyelt nőstények száma (ismétlésszám 24-28 között változott). Az oszlopok felett látható betűk a szignifikanciára vonatkoznak, az azonos betűk nem mutatnak szignifikáns különbséget. Az x tengely a százalékban kifejezett párosodási aktivitást jelöli.
5.1.4. A Z- és E-vonal párosodás kezdete és hossza A frissen kelt állatok mindkét vonalnál a sötét periódus végéhez közel kezdenek el párosodni (a Z-vonalnál átlagosan a sötét periódus 5 óra 6. percénél, az E-vonalnál átlagosan a 4 óra 15. percénél), mint az idősebb korosztályok, ahol már a párosodást az 1, 2, 3, 6 naposak a sötét periódus 3,5. órájánál megkezdik. Az E-vonal esetében a 6 naposak még hamarabb, már a 3. óra táján kezdik meg a párosodást. A párosodás időtartama mindkét vonalnál és minden korcsoportnál igen hasonlóan alakult, átlagosan 1,5 órán át tartott (Z-vonal: 1ó 31p, E-vonal: 1ó 34p). (20., 21. ábra)
63
20. ábra: A Z-vonalbeli kukoricamoly nőstényeinek párosodásának kezdete a sötét periódusban. A párosodás átlagos időtartalma átlagosan 1 óra 31 perc. Az ismétlésszám korcsoportonként 24-28 között változott. Az y tengely a sötét periódus 2. órájától (11 ó) a 6. órájáig (15 ó) mutatja a párosodás kezdetét. A fekete rombuszok jelölik a párosodás kezdetét, ezek feletti és alatti skála a szórást mutatja.
21. ábra: Az E-vonalbeli kukoricamoly nőstényeinek párosodásának kezdete a sötét periódusban. A párosodás átlagos időtartalma átlagosan 1 óra 34 perc. Az ismétlésszám korcsoportonként 24-28 között változott. Az y tengely a sötét periódus 2. órájától (11 ó) a 6. órájáig (15 ó) mutatja a párosodás kezdetét. A fekete rombuszok jelölik a párosodás kezdetét, ezek feletti és alatti skála a szórást mutatja.
64
5.2. A kukoricamoly tápnövényeivel kapcsolatos vizsgálatok 5.2.1. A kukoricamoly csápválasza a tápnövény illatanyagaira A kukoricából és vadkomlóból származó kivonatok GC-MS meghatározása után 15 aktív csúcsot sikerült azonosítani (1. táblázat). Az 1. táblázatban szereplő számok a komponensek relatív mennyiségét jelentik %-ban (100%=összes gyűjtött illatanyag). Ezek közül négy általános növényi illatanyag fordult elő a két tápnövényben: (Z)-3hexenil acetát, béta-kariofillén, (E)-béta-farnezén és az (E,E)-alfa-farnezén. A homofarnezén, amely a kukoricából származó illatanyagok közül a legnagyobb mennyiségben volt jelen, igen erős csápválaszt adott. Ezen kívül még további 17 aktív csúcsot találtam, GC-EAD segítségével, kölesből és fenyércirokból származó extraktumokban (2.táblázat). A számokkal jelölt csápon aktív csúcsok több, párhuzamos GC-EAD vizsgálat egybevágó eredményei, illetve a különböző tápnövényeből származó extraktumok aktív csúcsaival is pontosan egybevágnak. A méréssorozatból egy GCEAD futás kromatogrammja a 22. ábrán látható. Mivel a növények által légtérbe kibocsátott illatanyagok felfogásából származó extraktumban rengeteg (több 100) komponens található igen kis mennyiségben (22. ábra), ezért ezek pontos meghatározása igen nehéz feladat, így a fenyércirokból és kölesből származó extraktumokban lévő aktív komponensek GC-MS meghatározása még nem sikerült.
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15.
Komponens kukorica komló (Z)-3-hexenil acetát 1,8 54,9 nonanal 0,1 (Z)-3-hexenil butanoát 1,2 alfa-ilangén 2,7 alfa-kopaén 0,8 0,7 dekanal 0,1 linalol 4,4 beta-kubebén 0,4 beta-kariofillén 3,8 1,1 (E)-beta-farnezén 6,2 3,3 alfa-humulén 4,4 germakrén D 0,8 0,7 (E,E)-alfa-farnezén 1,9 3,1 metil-szalicilát 19,8 4,3 homofarnezén 34,5 1,6
1. táblázat: Kukoricából és vadkomlóból azonosított illatanyagok. A számok a komponensek relatív mennyiségét jelentik %-ban (100% = összes gyűjtött illatanyag).
65 aktív csúcsok Fenyércirok 1 X 2 X 3 X 4 X 5 X 6 X 7 X 8 X 9 X 10 X 11 X 12 X 13 X 14 X 15 X 16 X 17 X
Köles X X X X X X X X
X X
Retenciós idô 4.27 4.34 5.47 7.39 7.56 8.20 8.34 9.12 9.40 9.58 10.25 10.34 10.43 11.06 11.17 12.19 12.57
2. táblázat: Tápnövényekből származó, nőstény csápon aktív komponensek (GC-EAD mérés). X= csáp aktivitás. Aktívnak vettem azokat a csúcsokat, amelyek tápnövényenként három ismétlésben azonos retenciós időt mutattak.
22. ábra: A nőstény kukoricamoly csápjával végzett GC-EAD mérés bemutatása. Az alsó görbén a nőstény kukoricamoly csápválasza látszik, a számok az aktív komponenseket jelölik. A felső görbe a fenyércirokból származó kivonat GC kromatogramját mutatja.
66
5.2.2. Rovar-szélcsatornás vizsgálatok A vadkomlóval végzett eredmények azt mutatták, hogy az indító ketrecből kirepült nőstények 46%-a irányba állt az illatforrás felé (orientáció), 25%-uk elindult az illatforrás felé (pozitív anemotaxis) és 7%-uk eljutott félútig a kirepülés és a forrás között (félút). Ugyanakkor a kontrollként használt virágföld esetében az indító ketrecből kirepült nőstényeknek csak 10%-a állt be irányba (orientáció) és a többi viselkedési lépést nem hajtották végre. A statisztikai teszt eredménye szerint szignifikáns különbség mutatkozott az orientáció viselkedési lépés terén a vadkomló és a kontroll között. A többi viselkedési lépés tekintetében már nem volt szignifikáns különbség a kontrollal szemben. (23. ábra).
% 60 55 50 45 40 35 30
SZIG.
25 20
N.SZ.
15
N.SZ.
10
N.SZ.
N.SZ.
N.SZ.
5 0 orientáció
+anemotaxis
"félút" vadkomló
megközelítés
megérintés
leszállás
kontroll
23. ábra: Z-vonalból származó kukoricamoly nőstények rovar-szélcsatornában mutatott válasza cserepes vadkomlóra. SZIG.-szignifikáns különbség, N.SZ. - nincs szignifikáns különbség. Ismétlésszám vadkomló: 40, kontroll: 10. Statisztikai kiértékelés viselkedési válaszonként κ2 próbával
67
5.3. A kukoricamoly szaglólebenyének vizsgálata 5.3.1. A kukoricamoly szaglólebenyének morfológiai feltárása Mint tudjuk, a kukoricamoly esetében két különböző, fajon belüli vonal (Z és E) különíthető el. Ezek között külső morfológiai szempontból semmiféle különbség nincs, kizárólag a feromon összetételükben. Eszerint a Z-vonal esetében 97:3 Z11-14:Ac és az E11-14:Ac aránya, míg az E-vonalnál fordítva (E:Z 99:1). Nemcsak gazdasági szempontból igen fontos, hogy minél többet megtudjunk a kukoricamolyról, de a genetikai és a korai evolúciós történések feltárásánál is igen jó példaállatnak bizonyult és bizonyul. A kukoricamolynál elsőként az elsődleges szaglóközpont, a szaglólebeny morfológiai szerkezetét tártuk fel. A 24. ábrán egy mikroszkópi szelet látható a Zvonalból származó hím szaglólebenyéről. Az ábra jobb oldalán látható a szaglóideg, ahogy a szaglólebenybe beérkezik. A hímeknél két jól elkülöníthető egységet láthatunk, melyek együtt alkotják a szaglólebenyt, de funkciójuk szerint különbözőek, az egyik az általános glomerulusok, a másik a makroglomeruláris komplex (24. ábra). A mikroszkóp és a háromdimenziós képalkotás segítségével pontos képet tudtunk létrehozni mind a hím, mind pedig a nőstény kukoricamoly szaglólebenyéről. Ezek alapján meghatároztam a szaglólebenyben lévő glomerulusok számát, ami 64-66 között volt (25. ábra). A hímeknél a szaglóideg szaglólebenyhez való csatlakozásánál megtaláltuk
a
hím
lepkékre
jellemző
MGC-et,
amely
megnagyobbodott
glomerulusokból áll és a szexferomon komponensek felfogásáért felelős (24., 25. ábra). Három, biztosan az MGC-hez tartozó glomerulust különítettem el, melyek közül 2 nagyméretű és egymásba tekeredik. Ezek formában és méretben egyedi különbséget mutatnak (26. ábra). Ezek alatt egy harmadik kisebb és laposabb glomerulus található, ami szintén az MGC része (25. ábra sárga jelölés). A két nagy MGC glomerulus közül a közép irányban elhelyezkedő mindig erősebb színeződést mutatott az alfa-szinapszin hatására, mint az oldalsó irányban elhelyezkedő. A nőstényeknél 2 nagyobb glomerulust találtunk (large female glomeruli; LFG) a többi általános glomerulushoz képest a szaglóideg szaglólebenyhez való csatlakozásánál. A hosszméréseink által számított LFG glomerulus átlagos térfogata 64 x 103 /μm3, amely átlagosan 4,8 ± 0,67-szor nagyobb, mint egy általános glomerulus. A másik LFG glomerulus átlagos számított térfogata 53 x 103 /μm3, amely pedig átlagosan 4,0 ± 0,56-szer nagyobb, mint egy általános glomerulus.
68
24. ábra: A Z-vonalú hím kukoricamoly szaglólebenyének konfokális mikroszkópi metszete. MGC – makroglomeruláris komplex, a=anterior, p=poszterior, m=közép (medial), v=háti (ventral), d=hasi (dorsal), l=oldalsó (lateral)
25. ábra: A Z vonalú hím kukoricamoly szaglólebenyének háromdimenziós képe (színekkel jelölve az MGC). A rózsaszín jelöli a főkomponens (Z11-14:Ac) felfogásáért felelős MGC glomerulust, a kék jelöli a kisebbik komponens (E11-14:Ac) felfogásáért felelős MGC glomerulust, a sárga jelöli a feromon antagonista (Z9-14:Ac) komponens felfogásáért felelős MGC glomerulust. A szürkével jelöltek az általános glomerulusok.
69
26. ábra:
A Z-vonalbeli hím kukoricamoly szaglólebeny MGC-ének egyedi
különbségei. A rózsaszín jelöli a főkomponens (Z11-14:Ac) felfogásáért felelős MGC glomerulust, a kék jelöli a kisebbik komponens (E11-14:Ac) felfogásáért felelős MGC glomerulust.
5.3.2. A kukoricamoly szagló receptor neuronjának in vivo jelölése immunocitokémiai eljárással A csáp szenzillái felől történő neuron jelölés (activity dependent backfill) segítségével sikerült bebizonyítanunk, hogy a mediális és a laterális MGC glomerulusok az E és a Z szexferomon komponensre válaszoló receptoroktól kapják az információt. A szagló receptor neuronok feltöltése során az E-vonalnál a laterális MGC glomerulusba érkezik a Z szexferomon komponens ingerülete, míg a mediálisba az E komponens ingerülete (27. ábra). A Z-vonalnál is beigazolódott az egy MGC glomerulusba történő axonok küldése a szenzillákban lévő receptorok felől. Eszerint a mediális MGC glomerulusba érkezik a Z szexferomon komponensre érzékeny receptor neuron axonja és a laterálisba az E specifikus receptor neuron. Éppen fordítva, mint a Z-vonalnál (28. ábra).
70
27. ábra: Az E-vonal E szexferomon receptor neuronjának (E11-14:Ac-al ingerelve) jelölése az MGC-ben. Bal oldalt konfokális mikroszkópi szelet, a nyíl mutatja a jelölt ideg axonját az MGC-ben, jobb oldalt az MGC háromdimenziós képe, benne a receptor ideg axonja és a két glomerulus animációs szétválasztása. A zöld vonal jelöli az ideg axonját.
28. ábra: A Z-vonal E szexferomon receptor neuronjának jelölése az MGC-ben. Bal oldalt konfokális mikroszkópi szelet, a nyíl mutatja a jelölt ideg axonját az MGC-ben, jobb oldalt az MGC háromdimenziós képe, benne a receptor ideg axonja és a két glomerulus animációs szétválasztása. A zöld vonal jelöli az ideg axonját.
71
5.3.3. A kukoricamoly feromon szenzitív projekciós neuronjainak in vivo feltárása Az intracelluláris felvételezés segítségével történt PN-ok jelölése során az Evonal esetében 1198 sikeres kontaktusból 10 db E PN-t sikerült feltöltenem és 23 db Zt, ezek közül 3 db sikeres E PN volt és 2 db Z. Továbbá 5 db kevert neuront jelöltem meg az E-vonalnál (3. táblázat). A 28. ábra egy példa az intracelluláris felvételezés eredményességére, aminek segítségével meg tudtam határozni azt, hogy a kiválasztott ideg melyik szexferomon komponensre reagál. Jelen esetben ugyanazt az ideget különböző szexferomon komponensekkel (Z11-14:Ac, E11-14:Ac, kontroll (n-hexán)) ingereltem. Az ábrán éppen egy E11-14:Ac-ra érzékeny PN-t mutatok be. Az Evonalból származó hímeknél az eredmények azt mutatták, hogy az E specifikus PN-ok (melyek az E11-14:Ac szexferomon komponensre reagálnak) mindig a mediális MGC glomerulusból indulnak, míg a Z specifikus PN-ok mindig az előzőnél jóval kisebb laterális MGC glomerulusból indulnak a felsőbb agyi szintek felé. Ezen PN-ok sejttestje az oldalsó idegsejt csoportban (medial cell cluster) van (30., 31. ábra). Találtunk olyan neuronokat is a szaglólebenyben amelyek mindkét szexferomon komponensre reagáltak, ezen neuronok helyi interneuronok voltak és a legtöbb glomerulussal kapcsolatban álltak szinapszisok révén. Ezeken kívül találtunk olyan szexferomon specifikus projekciós
neuronokat
is,
amelyek
érzékenyebben
reagáltak
a
szexferomon
komponensek keverékére, mint a komponensekre önmagukban. Ezen projekciós neuronok mind a laterális, mind a mediális MGC glomerulusban elágaztak (32. ábra). Ezen un. keverék (blend) projekciós neuronok sejttestjei az oldalsó idegsejt csoportban találhatók. Csak néhány felvétel készült az antagonista, Z9-14:Ac-al, de ezek az eredmények tisztán azt mutatták, hogy a feromon antagonistára reagáló projekciós neuronok dendritjei a posztális, korong alakú lapos MGC glomerulusban találhatók. Feltételezéseink szerint a Z-vonal PN-jainak beidegzése a mediális és laterális MGC glomerulusban pont fordított az E-vonalhoz képest. Az alfa-szinapszinnal történt morfológiai feltárás során bebizonyosodott, hogy a Z-vonal hímjeinek szaglólebeny felépítése azonos az E-vonaléval. A Z-vonallal végzett intracelluláris vizsgálat során 388 sikeres idegsejt kontaktus közül 15 Z és 5 E PN-t töltöttem fel, ebből 3 db volt sikeresen feltöltött E PN és 3 db Z (3. táblázat). A Z-vonalnál - az E-vonalhoz
72 hasonlóan - a PN-ok specifikusan az MGC megfelelő glomerulusaiba küldik dendritjüket. Jelen esetben a Z11-14:Ac-ra specifikus PN az MGC mediális glomerulusában ágazik el, míg az E PN dendritjei a laterális MGC glomerulusban találhatók, épp ellenkezőleg mint az E-vonalnál (33., 34. ábra). A két vonal MGC felépítése morfológiailag nagymértékben hasonlít, de funkcióját tekintve fordított.
Az összes kontaktus Z-vonal A feltöltött idegek sikeresen feltöltött idegek Az összes kontaktus E-vonal A feltöltött idegek sikeresen feltöltött idegek
Projekciós neuronok (PN) E-PN Z-PN antagonista kevert 388 5 15 0 0 3 3 0 0 1198 10 23 0 5 3 2 0 0
Szagló receptor neuronok (RN) E-RN Z-RN — — 12 16 1 2 — — 12 33 5 2
3. táblázat: A különböző típusú neuronokon végzett vizsgálatok ismétlésszáma.
29. ábra: Az E szexferomon komponensre reagáló PN agyi intracelluláris felvétele a Zvonal hímjének szaglólebenyében. A piros sáv jelzi az ingerlés időtartalmát, a kontroll n-hexán volt.
73
30. ábra: Az E-vonal E szenzitív PN-jának jelölése az MGC-ben. Bal oldalt egy konfokális mikroszkópi szelet, a zöld színeződés jelöli az ideg elágazásait az MGCben, jobb oldalt az MGC háromdimenziós képe, benne a PN dendritje és sejttesjtje zölddel és a két glomerulus animációs szétválasztása.
31. ábra: Az E-vonal Z szenzitív PN-jának jelölése az MGC-ben. Bal oldalt egy konfokális mikroszkópi szelet, a zöld színeződés jelöli az ideg elágazásait az MGC-ben, jobb oldalt az MGC háromdimenziós képe, benne a projekciós ideg dendritje zölddel és a két glomerulus animációs szétválasztása.
74
32. ábra Az E-vonal keverék (blend) szenzitív (E11-14:Ac 99%, Z11-14:Ac 1%) PNjának jelölése az MGC-ben. Bal oldalt egy konfokális mikroszkópi szelet, a zöld színeződés jelöli az ideg elágazásait az MGC-ben, jobb oldalt az MGC háromdimenziós képe, benne a projekciós ideg dendritje és sejttesjtje zölddel és a két glomerulus animációs szétválasztása.
33. ábra: A Z-vonal Z szenzitív PN-jának jelölése az MGC-ben. Bal oldalt egy konfokális mikroszkópi szelet, a zöld színeződés jelöli az ideg elágazásait az MGC-ben, jobb oldalt az MGC háromdimenziós képe, benne a projekciós ideg dendritje és sejttestje zölddel és a két glomerulus animációs szétválasztása.
75
34. ábra A Z-vonal E szenzitív PN-jának jelölése az MGC-ben. Bal oldalt egy konfokális mikroszkópi szelet, a zöld színeződés jelöli az ideg elágazásait az MGC-ben, jobb oldalt az MGC háromdimenziós képe, benne a projekciós ideg dendritje zölddel és a két glomerulus animációs szétválasztása.
5.4. Szabadföldi csapdázások növényi illatanyagokkal A 2001. évi csapdázások során a különböző illatanyagokkal csalétkezett csapdák május 30. és június 18. között, Felsőnánán és Kápolnásnyéken igen kevés egyedet fogtak, illetve ugyancsak Felsőnánán június 12. és július 3. között szintén nagyon alacsony volt a csapdák által fogott egyedek száma. Ezért az adatok statisztikai kiértékelése nem történt meg (4. táblázat). A 2002. évi szabadföldi csapdázások során egyik csapda sem fogott egyetlen példányt sem. A 2003. évi csapdázások alkalmával Ócsán a fenilacetaldehiddel csalétkezett csapdák 16 db nőstény és 10 db hím gyapottok-bagolylepkét fogtak, ezen kívül 2 db cseppfoltú-ezüstbagolyt (Macdunnoghia confusa), és 2 db kukoricamoly hímet. Ugyanakkor azok a csalétekkeverékek, amelyek tartalmaztak fenilacetaldehidet szintén fogtak gyapottok-bagolylepkét (5. táblázat).
76
4. táblázat: 2001 évi növényi illatanyaggal csalétkezett ragacsos csapdák fogásai.
5. táblázat: 2003 évi növényi illatanyaggal csalétkezett ragacsos csapdák fogásai.
77
6. MEGVITATÁS 6.1 A kukoricamoly szexferomonjával kapcsolatos vizsgálatok A
kukoricamoly
szexferomnjával
kapcsolatos
vizsgálatokat
azért
kezdeményeztük, mert a korábbi szabadföldi vizsgálataim azt mutatták, hogy az eddig meghatározott szexferomon elegy szabadföldi körülmények között nem vonzza a hím molyokat (1. ábra). A kukoricamoly szexferomonjával történt vizsgálataim során az Eés Z-vonal nőstényei által termelt feromon mennyiségét, koronkénti és időbeli eloszlását, illetve a párosodás kezdetének hosszát és időtartalmát tanulmányoztam. Ezen kívül előzetes vizsgálataim során a Z-vonalhoz tartozó nőstények csalogató viselkedését tanulmányoztam. Ezen eredmények tükrében közelebb kerülhetünk a fajon belüli két vonal pontosabb megismeréséhez, megtudhatjuk, hogy melyik az az életkor, illetve időpont, amikor a nőstények a legtöbb feromont termelik. Ez azért fontos, mert mivel a nőstények által egyébként igen kis mennyiségben termelt szexferomon (Z-vonal esetében főkomponens mennyisége kb. 2 ng/nőstény) pontos összetételét szeretnénk megismerni. Ha ebben az időpontban kivonatot készítünk, nagyobb eséllyel juthatunk nagyobb feromon mennyiséghez, ezáltal a várható kis mennyiségben jelenlevő szinergista komponens mennyisége is nagyobb lesz. A csalogató viselkedés megfigyelése során a Z-vonalból származó nőstényeket vizsgáltam. A kukoricamoly csalogató viselkedése az éjjeli lepkék zöménél tapasztaltakhoz képest hasonló volt (Shorey, 1962; Szentesi és mtsai., 1975). A csalogatás leglényegesebb momentuma, hogy a feromonmirigy felülete érintkezésbe kerül a környező levegővel és így a feromon komponensei a kutikula vékony rétegén átdiffundálva a fajra jellemző arányban és sebességgel párolognak ki. A kipárolgás hatékonyságát növelheti, és a feromoncsóva optimális szerkezetének kialakulását segítheti elő a szárnyak rezegtetése. Ilyen szárnyrezegtetést írtak le az Anticarsia gemmatalis-nál (Greene és mtsai., 1973), a v-betűs aranybagolynál (Shorey, 1962) és a káposzta-bagolylepkénél ( Szetnesi és mtsai., 1975). A kukoricamolyhoz hasonlóan nem tapasztaltak szárnyrezegtetést a csalogató viselkedés közben a burgonyamoly (Phthorimaea operculella) esetében (Tóth, 1985). A csalogató viselkedés életkorfüggése tekintetében a különböző lepkefajok nagy változatosságot mutatnak. Pl. az Anticarsia gemmatalis (Leppla, 1976) és a keleti
78 gyümölcsmoly (Grapholitha molestra) (Baker és Cardé, 1979) nőstényei nem voltak szexuálisan aktívak a bábból való kikelés utáni napon. Más lepkefajok, mint pl. a Chilio suppressalis (Kanno, 1979), vagy az almamoly (Cydia pomonella) (Castrovillo és Cardé, 1979) nőstényei viszont már a kikelés napján is csalogattak. A csalogató viselkedés napi ritmusa tekintetében is nagy változatosság mutatkozik az egyes lepkefajok között. Pl. a keleti gyümölcsmoly a csalogatást a világos periódus vége előtt 3 órával kezdi el és a sötét periódus végén fejezi be (Baker és Cardé, 1979). Az egész sötét szakaszra kiterjedő, többé-kevésbé azonos intenzitású csalogatást tapasztaltak a Spodoptera litura-nál (Ohbayashi és mtsai., 1973) és az aszalványmolynál (Nordlund és Brady. 1974). A csalogató viselkedéssel kapcsolatos vizsgálatok alapján a sötét periódusban történt 10 percenkénti leolvasás segítségével pontos képet kaptam a kukoricamoly nőstények csalogató viselkedésének kezdetéről és hosszáról, illetve az életkortól való függéstől. A 15. ábra alapján elmondható, hogy a nőstények a sötét periódus első fél órájában nem csalogatnak, majd fokozatosan emelkedik a csalogatás mértéke és a maximumot a sötét periódus végén érik el. Ezután, a világos periódus kezdetén, hirtelen leesik a csalogatás mértéke. Ezen eredmények segítségével határoztuk meg a következő kísérlet mintavételi pontjait, azaz, hogy melyek legyenek azok az időpontok, amikor a nőstények feromon mirigyéből extraktumot készítünk. Munkám kiegészítéseként a jövőben vizsgálni fogom az E-vonal csalogató viselkedését is. A Z- és E-vonal nőstényei által termelt feromon főkomponens mennyiségének (titer) vizsgálata során igen nagy hasonlóságot tapasztaltam. A nőstények életkora és a szexferomon főkomponens termelésének összefüggése nagymértékben egyezett a két vonalnál. A frissen kelt nőstények termelik mindkét vonalnál a legtöbb feromont a sötét periódus végén, illetve a világos periódus 10. percében. Feltételezésünk szerint a Zvonalnál azért tapasztalható a maximális mennyiség a világos periódus elején, mivel a hormonális hatások miatt (feromontropikus peptidek) a hirtelen világos periódus bekövetkeztével nem áll le olyan gyorsan a feromontermelés. Az eredményekből az is kitűnik, hogy a feromon mennyisége minkét vonalnál a sötét periódus elején a legkisebb. Ez véleményem szerint szintén a hormonális változásokkal magyarázható, mivel a sötét periódus hirtelen bekövetkeztével a hormonok lassabb fiziológiás hatása miatt később indul be a feromontermelés. A fenti eredmények egybevágnak a csalogató viselkedéssel is, ahol a nőstények a sötét periódus elején nem, vagy alig mutatnak csalogató testtartást és a sötét periódus
79 végéhez közeledve ennek százalékos értéke növekszik. Ugyanakkor szinte minden korcsoportban, mindkét vonalnál jól látszik, hogy a sötét periódus végén (utolsó 10 perc) és a világos periódus elején (első 10 perc) termelik a legtöbb feromont. Az eredmények pontosabb magyarázatához hormonális vizsgálatokra lenne szükség, hogy össze tudjuk vetni a feromon mennyiségét a feromon bioszintézisét serkentő faktorokkal (PBAN-like factors), mivel a lepkéknél a feromon bioszintézisét eddigi ismereteink szerint elsősorban a PBAN serkenti és befolyásolja a célszervben (Fónagy, 2006). A kukoricamolynál is a nőstények feromontermelését PBAN-hez hasonló faktorok irányítják (Raina és mtsai., 1989; Sreng és mtsai., 1990). A két vonalnál csupán annyi különbség látszik, hogy az E-vonalból származó nőstények kb. 2,5 ször több feromont termelnek a maximális termelés időpontjában. A két vonal közti igen nagy hasonlóság a genetikai közelséggel magyarázható. A genetikai vizsgálatok szerint a nőstény szexferomon termelése egy autoszómális génhez kötött, aminek két allélja van (Roelofs és mtsai., 1987). Kiegészítésként Zhu és mtsai. (1996) szerint az egy gén mellett módosító gének is szerepet játszanak a nőstény feromontermelésében. A hím szexferomon felfogásának öröklődéséért egyetlen ivari kromoszómához kötött gén felelős, illetve a hímek feromonra való repülését ugyancsak egyetlen autoszómális gén vezérli (Roelofs és mtsai., 1987; Löfstedt és mtsai., 1989; Roelofs és Glover 1991; Zhu és mtsai., 1996). A
párosodási
aktivitás
vizsgálata
során
szintén
hasonló
tendenciát
tapasztalhatunk a két vonal között. A 18., 19. ábra alapján mindkét vonalnál jól látszik, hogy a frissen kelt nőstények párosodási aktivitása alacsonyabb az 1, 2, 3 napos nőstényekénél, bár ez a Z-vonal esetében szignifikáns különbséget csak a 3 napos esetében mutatott. Az E-vonalnál szignifikáns különbség van a frissen kelt és az 1, 2, 3 napos nőstények párosodási aktivitása között. Ez az eredmény nem egyezik a frissen kelt nőstények maximális feromontermelésével, tehát a maximális feromon termelés és a párosodási aktivitás nem mutat szoros összefüggést. A párosodás esetében itt fontos szerepet játszhat a hímek párosodási hajlandósága is, bár jelen esetben azt is figyelembe kell venni, hogy a vizsgálatok során a feromonmirigyekből készült az extraktum és nem a ténylegesen légtérbe kibocsátott mennyiséget mértem. Itt esetleg eltérések lehetségesek. A légtérből való feromon visszafogása egyetlen nőstény esetében technikailag nagyon nehéz feladat, mivel nagyon kis mennyiségben termeli a szexferomont (Z-vonal esetében maximum kb. 2 ng/nőstény).
80 A párosodás kezdetének és hosszának tanulmányozása során szintén nagyon nagy hasonlóságot tapasztalhatunk a két vonal között. A frissen kelt imágók, mindkét vonalnál a sötét periódus végéhez közeledve kezdik el a párosodást, ami egybevág a feromon mennyiségének növekedésével. Az idősebb lepkék a sötét periódusban hamarabb kezdik a párosodást a frissen kelteknél, ez talán azzal magyarázható, hogy az idősebb, nem párosodott hímek érzékenyebben reagálnak a szexferomonra, mint a frissen keltek. Mindkét vonalnál szinte teljesen megegyezett a párosodás hosszának ideje (Z-vonal: átlag 1 óra 31 perc, E-vonal: átlag 1 óra 34 perc), ami szintén a két vonal genetikai közelségére utal.
6.2. A kukoricamoly tápnövényeivel kapcsolatos vizsgálatok A kukoricamoly nőstény csápjával végzett GC-EAD vizsgálatok segítségével 17 aktív komponenst sikerült kimutatnom kölesből és fenyércirokból. A GC-MS segítségével svéd munkatársak kukoricából és vadkomlóból 15, csápon aktív komponenst határoztak meg. (Bengtsson és mtsai., 2006a). Az eredmények segítségével közelebb
juthatunk
a
kukoricamoly
nőstények
tápnövény
preferenciájának
megismeréséhez, illetve azon illatanyagokhoz amelyek vonzó hatásúak lehetnek mind a nőstények, mind a hímek számára, így a későbbiekben nőstényt is vonzó csapdát tudnánk kifejleszteni. Ez igen komoly előrelépés lenne a növényvédelmi előrejelzés terén. Az általam végzett rovar-szélcsatornás vizsgálatok során a kukoricamoly nőstényére vonzó hatásúnak bizonyult a vadkomló, mint ősi tápnövény. Ez egybevágott az irodalomban talált eredményekkel, miszerint a kukoricamoly nőstények a tápnövény illatanyagok által találhatják meg a kiválasztott gazdanövényt (Lupoli és mtsai., 1990). Az már jól ismert, hogy a herbivorok által megtámadott kukoricából származó illatanyagok vonzó hatásúak a parazitoidok számára (Turlings és mtsai., 1990; Degen és mtsai., 2004; Gouinguené és mtsai., 2005; Hoballah és Turlings, 2005), az azonban, hogy a kukorica kártevői hogyan találják meg tápnövényüket, még nem ismert. Még nem történt meg azon illatanyagok azonosítása sem, ami a kukoricamolyt a tápnövényéhez vonzaná. A kukorica herbivorai közül csak egy gazdaságilag is fontos kártevőnél, az amerikai kukoricabogárnál megoldott a szintetikus tápnövény illatanyagokkal történő csapdába csalogatás (Hammack, 2001). Ebben az esetben egy
81 háromkomponensű keverék (béta-kariofillén, linalol és metil-szalicilát) mutat vonzó hatást a kukoricabogárra, szemben az egy komponenst tartalmazó kibocsátókkal (Hammack, 2001). Az önmagában kipróbált komponensek és keverékeik a kukoricamolyra nem gyakorolnak vonzó hatást a szélcsatornában (Bengtsson és mtsai., 2006a). Az általunk végzett szabadföldi csapdázások során a kipróbált illatanyagok vonzó hatása sem önmagukban, sem keverékükben nem volt megfelelő (a meghatározott illatanyagok közül csak néhány volt beszerezhető szintetikus formában). Ezt igazolják a korábbi eredmények is, miszerint a homofarnezén, béta-farnezén és a metilszalicilát sem önmagában, sem háromkomponensű elegyben nem vonzotta a kukoricamoly nőstényeit szélcsatornában (Szőcs szóbeli közlés, 2006). Több száz illatanyagot azonosítottak már kukoricából, kenderből és vadkomlóból (Buttery és mtsai., 1978; Buttery és Ling, 1984; Rossi és ElSohly, 1996; Eri és mtsai., 2000; Rotshild és mtsai., 2005), amelyek mind potenciális attraktánsai lehetnek a kukoricamolynak. Az általam talált, GC-EAD segítségével aktívnak bizonyult komponensek nem biztos, hogy elegendőek a kukoricamoly szabadföldi csalogatásához, mivel vannak nagyon kis mennyiségben előforduló komponensek az extraktumokban, amelyek aktivitását nem lehet GC-EAD segítségével kimutatni, ugyanakkor kulcsfontosságúak lehetnek. Például az almamoly és a tarka szőlőmoly (Lobesia botrana Den. y Schiff) esetében 10 ng-nyi szintetikus növényi illatanyag szükséges a GC-EAD jel kiváltásához, ugyanakkor a szélcsatornás vizsgálatok azt bizonyították, hogy néhány nanogramm/órányi anyag is elegendő a nőstény lepkék illatanyag irányába történő repüléséhez (Ansebo és mtsai., 2004; Tasin és mtsai., 2006a, b). A különböző tápnövényekből származó illatanyagok összehasonlítása fontos lépés, mivel lehetnek olyan kulcsfontosságú anyagok, amelyeket mindegyik tápnövény kibocsát és vonzó hatású lehet a lepkékre is. Ezt más rovaroknál már bebizonyították (Linn és mtsai., 2005; Bengtsson és mtsai., 2006b; Dekker és mtsai., 2006). Ezért vizsgáltam a kukorica mellett a vadkomlót, mint ősi tápnövényt, illetve a kölest és a fenyércirkot, amelyek a kukoricatábla gyomszegélyében előfordulnak és tápnövényként is szolgálnak. Négy olyan szintetikus illatanyag keveréke, amely három tápnövényben is előfordult, nem mutatott vonzó hatást a kukoricamoly nőstényeire szélcsatornában (Bengtsson és mtsai., 2006a). Ezek a kísérletek azt bizonyítják, hogy más illatanyag, illetve illatanyagok lehetnek kulcsfontosságúak. Itt különbség lehet az E- és a Z-vonal között, mivel előfordulhat, hogy a két vonal más-más tápnövényhez vonzódik (Langenbruch és mtsai., 1985; Pelozuelo és mtsai., 2004). Az biztos, hogy a
82 kukoricamoly képes különbséget tenni a kukoricatábla és az azt határoló gyomszegély között, mivel a kukoricásba peterakás céljából repülnek, ugyanakkor a gyomszegélyt párosodási helyként használják (Pleasants és Bitzer, 1999; Sappington, 2005). A növényi extraktumokból azonosított illatanyagok egy része kereskedelmi forgalomban kapható, de számos anyag pl. terpenoidok nem álltak rendelkezésünkre, ezek szintetikus előállítása költséges és időigényes feladat. A tápnövényekből származó illatanyagok kukoricamolyt vonzó hatásának feltárása további vizsgálatokat igényelnek, mind laboratóriumban, mind pedig a szabadföldön.
6.3. A kukoricamoly szaglólebenyének vizsgálata Először a szaglólebeny morfológiai feltárásával kezdtem munkámat. Az irodalomban talált kukoricamoly szaglólebeny feltárás nem bizonyult elégségesnek a pontos szerkezetbeli elkülönítés miatt (Anton és mtsai., 1997), mivel abban az időben nem állt rendelkezésre olyan nagy felbontású háromdimenziós konfokális mikroszkóp, amivel ezt pontosan fel lehetett térképezni. Jelen munkám során sikerült a szaglólebeny még részletesebb feltárása a különböző, jó jelölést biztosító immunocitokémiai eljárások segítségével. A morfológiai elemzés során a kukoricamoly hím és nőstény szaglólebenyében 64-66 glomerulust találtunk, ami nagymértékben egybevágott más lepkék szaglólebenyében talált glomerulusok számával: dohányszender: 63 db. (Rospars és Hildebrand, 2000), H. virescens: 66 db. (Berg és mtsai., 2002), selyemlepke: ~61 db. (Ai és Kanzaki, 2004), nagy fűbagoly (Agrotis ipsilon): 66 db. (Greiner és mtsai., 2004). A pontos glomerulus szám meghatározása igen nehéz feladat, mivel sokszor a jelölés minőségétől és a preparálástól is függ. Legtöbbször a mélyebb (posztális) részen fekvő glomerulusok megtalálása okoz gondot a középagy közelsége miatt. A glomerulusok száma összefügg a lepke által felfogott illatanyagok számával. Mivel egy szagló receptor felől érkező információt szállító axon általában egy glomerulusban végződik, ebből következően egy glomerulus egy illatanyag felfogásáért felelős (Hansson és Christensen, 1999). A hímeknél, a szaglólebeny szaglóideggel történő kapcsolódásánál, egy igen jól elhatárolható glomerulus csoport különböztethető meg, ez az MGC, ami a szexferomon felfogásért felelős illatanyagok elsődleges átkapcsoló központja. A kukoricamolynál mindkét vonalnál két jól elkülöníthető, egymásba csavarodó MGC glomerulust
83 találtunk, aminek szerkezete egyedi variabilitást mutat méretben és formában. A munkánk során sikerült bebizonyítanunk, hogy a két, mediális és laterális MGC glomerulus a két szexferomon komponens (Z11-14:Ac és E11-14:Ac) felfogásának elsődleges központja, míg az ezek alatt található (posztális) lapos glomerulus a szexferomon antagonista komponensért (Z9-14:Ac) felelős. Az E és a Z-vonalnál morfológiailag hasonló szerkezetet találtunk, ugyanakkor a fiziológiai mérések során kiderült, hogy ezek beidegzése fordított a két vonalnál, azaz ami a Z-vonalnál a Z1114:Ac-ért (Z-vonal szexferomon főkomponense) felelős glomerulus, az E-vonalnál ugyanolyan
elhelyezkedésű
glomerulus
az
E11-14:Ac
(E-vonal
szexferomon
főkomponense) felfogó központja. Ezeket az eredményeket a PN-ok, illetve a receptor neuronok útjának immunocitokémiai jelölése révén értük el. A Z- illetve E-specifikus PN-ok sejttestjei a középső idegsejt csoportban találhatóak (medial cell cluster), ugyanakkor találtunk olyan
PN-okat is, amelyek a megfelelő arányban kevert
szexferomon komponensekre reagálnak, ezek a keverék specifikus PN-ok (blend specific projection neuron). Ezeknek a neuronoknak a sejttestje viszont az oldalsó idegsejt csoportban (lateral cell cluster) található, ami egybevág a selyemlepkénél talált kevert PN-ok helyzetével (Kanzaki és mtsai., 2003). A nőstényeknél szintén találtunk két megnagyobbodott glomerulust a szaglólebenyben a szaglóideg találkozásánál. Ennek szerepét pontosan nem tudjuk még, de valószínűleg ezek felelősek a saját szexferomon komponensek felfogásáért, mivel az biztos, hogy a nőstények is képesek saját feromonjukat felfogni, ezt nőstény csápon saját feromonnal végzett EAG eredményeim is igazolják (nem közölt megfigyelés). Munkánk során beigazolódott, hogy a hímek MGC glomerulusai fordított érzékenységet és beidegzést mutatnak a két vonalnál. Ennek a magyarázata a szenzillában lévő felcserélt szagló receptorok lehetnek, míg a receptor felől érkező szaglóneuron szaglólebenybeli beidegződése és az MGC szerkezete nem változik a két vonalnál.
Az
ecetmuslicánál
szintén
kimutatták,
hogy
a
szagló
receptor
expresszálódásáért egy gén felelős (Ray és mtsai., 2006). Ez a kis genetikai változás a feromon receptor promóter régiójában okozza a glomerulusok fordított beidegzését a szaglólebenyben (Dekker, 2006, szóbeli közlés). Érdekes, hogy a glomerulusok átlagos száma a különböző lepkefajoknál igen hasonló, ami magával vonja a receptorok és a receptor neuronok hasonló számát is. A kis különbség a glomerulusok számában az egyes lepkéknél felveti a kérdést, vajon mi az ami az egyes taxonok közt mégis különbséget okoz az illatanyagok felfogása
84 tekintetében. Talán a különbség nem ott rejlik, hogy újabb receptorok és glomerulusok jelennek meg ami egy nagyobb genetikai változásból ered, hanem a meglevő receptorok különböző érzékenységgel bírhatnak, amit egy apró változás az aminosavsorrendben idézhet elő (Dekker és mtsai., 2006). A receptorok pontos kódolása a szexuális szelekciónál igen fontos szerepet játszhat. A további kutatások hozzásegíthetnek hipotéziseink igazolásához, ennek érdekében fontos a receptorok azonosítása és azok pontos helyének meghatározása a csápon különböző lepkefajoknál. Ehhez azonban már molekuláris biológiai és genetikai vizsgálatok szükségesek.
6.4. Szabadföldi csapdázások növényi illatanyagokkal A kukoricásban növényi illatanyagokkal végzett szabadföldi csapdázások során arra kerestük a választ, hogy a korábban aktívnak vélt illatanyag komponensek képesek e vonzó hatást gyakorolni a kukoricásban fellelhető lepkekártevők (pl. kukoricamoly, gyapottok-bagolylepke) imágóira. Az elsődleges kiindulási pontot korábbi GC-EAD mérések eredményei adták, miszerint a gyapottok-bagolylepke nőstény csápja reagál a metil-szalicilátre, ami az egyik kukoricából származó illatanyag (Szőcs, 2006 szóbeli közlés). A kipróbált illatanyag komponensek között szerepelt a fenilacetaldehid is, amit korábban Maini és Burgio (1990) leírt, mint a kukorica címeréből származó kukoricamoly attraktánst. Ennek tükrében próbáltuk ki a különböző komponenseket és keveréküket szabadföldön. Három egymást követő, különböző helyszínen lévő nyári csapdázások
során
gyapottok-bagolylepkét,
gamma-bagolylepkét,
cseppfoltú-
ezüstbagolyt, kukoricamolyt és mácsonya-bagolylepkét fogtak a csapdák. A 2001. évi csapdázások adatai alapján a fenilacetaldehid vonzotta a legtöbb lepkét, de ennek átlagos fogása sem érte el azt a mennyiséget, ami statisztikailag kiértékelhető lett volna. A szabadföldi kísérletek során a csapdák nem fogtak elegendő számú példányt, ezért ezekből az adatokból értékelhető következtetéseket nem lehet levonni. A csapdák alacsony fogása több tényezőre vezethető vissza. Az egyik lehetőség az, hogy nem találtuk meg a megfelelő illatanyagot, illetve keveréket a lepkék csalogatásához. A másik lehetőség a kukoricamoly esetében az lehet, hogy nem megfelelő a csapda alak, hiába vonzó hatású az illat, ha a lepke nem repül bele. A harmadik ok a kibocsátó minősége lehet, ugyanis a növényi illatanyagok esetében igen fontos a megfelelő dózis
85 kibocsátása. Vannak olyan kibocsátók, amelyek hamar (néhány óra) alatt elvesztik vonzó képességüket. Erre jó példa a 2002. évi csapdázás, amikor gumi gyűrű volt a kibocsátó és a többi évvel összevetve, ebben az évben egyetlen egy példányt sem sikerült fognunk. Valószínűleg a gumi gyűrű sokkal hamarabb elveszíti a magában tárolt növényi illatanyagokat, mint a polietilén tasakban elhelyezett fogászati tampon (PBAG Csalomon®). Mindezek ellenére a szexferomonnal történő szabadföldi kísérletek során a gumi diszpenzer jónak bizonyult (nem közölt megfigyelés). A 2003. év fogásai során szintén a fenilacetaldehid bizonyult valamelyest vonzó hatásúnak a gyapottok-bagolylepkével szemben. Ebben az évben is nagyon alacsonyak voltak a fogási eredmények ezért ebből sem lehet értékelhető következtetéseket levonni. Végeredményben a növényi illatanyagokkal történt csapdázásaim egyelőre nem hozták meg az átütő sikert a kukorica lepke kártevői ellen, de ennek minden elvi esélye megvan a jövőben. Tovább kell folytatni a kutatást, hogy egy jó, tömegcsapdázásra is alkalmas vonzóanyagot tudjunk kifejleszteni, ezzel nagy segítséget nyújtva a növényvédelmi szakemberek számára.
86
7. ÖSSZEFOGLALÁS 7.1.
A
kukoricamoly
szexferomonjával
kapcsolatos
vizsgálatok Munkám során a kukoricamoly E- és Z-vonalának nőstényei által termelt (mirigykivonat) szexferomon mennyiségét, párosodási aktivitását és a párosodás kezdetének és hosszának idejét kíséreltem meg feltárni. Ilyen típusú összehasonlítást eddig még nem végeztek a kukoricamollyal. Előzetes mérések segítségével meghatároztam a Z-vonalból származó nőstények csalogató viselkedésének intenzitását a sötét periódusban, ami fontos kiindulási pontként szolgált a későbbi szexferomon mennyiség méréshez. A laboratóriumi mérések során igen nagyfokú hasonlóságot tapasztaltam a két vonal között. Mind a Z-, mind az E-vonalból származó nőstények szexferomon főkomponens termelése mind napi, mind pedig életkor tekintetében igen nagy hasonlóságot mutat. Mindkét vonalnál a frissen kelt nőstények termelik a legtöbb feromont (frissen kelt: Z-vonal 3 ng/nőstény, E-vonal 8,25 ng/nőstény), az idősebb nőstények feromon termelése alacsonyabb. Érdekes különbség a Z- és az E-vonal között az volt, hogy a maximális feromon mennyiség az E-vonal esetében kb. 2,5 ször nagyobb. A párosodás aktivitásának vizsgálatai, illetve a párosodás kezdetének és hosszának ideje is nagy hasonlóságot mutatott mindkét vonalnál. A kukoricamoly hazai szexferomon csapdával történő monitorozása ezidáig nem megoldott, mert a külföldi sikeres eredmények a probléma összetettsége miatt nem adaptálhatók. A kereskedelmi forgalomban kapható és az irodalmi adatok alapján általam összeállított szexferomon szabadföldi csapdázások során nem mutatott vonzó hatást, ezért igen fontosak azok a vizsgálatok, amelyek a faj minél jobb megismeréséhez segítenek hozzá. Ezen vizsgálatok segítségével közelebb kerülhetünk a faj és azon belül a két vonal kémiai kommunikációjához, amely a későbbiekben segítséget nyújthat egy jól működő szexferomon csapda kidolgozásához, ami pedig egy igen hatásos előrejelzési módszert nyújthat a mezőgazdasági szakemberek számára.
87
7.2. A kukoricamoly tápnövényeivel kapcsolatos vizsgálatok Vizsgálataim során célom az volt, hogy olyan illatanyagokat (kairomonokat) találjak, amelyek vonzó hatásúak a kukoricamoly nőstényeire is, így a későbbiekben ezen illatanyagok segítségével olyan csapdát lehessen készíteni, ami a nőstényeket is vonzza. A kukoricamoly tápnövény illatanyagaival végzett kísérletek során három tápnövényt vizsgáltam: a vadkomlót, a kölest és a fenyércirkot. Ezen tápnövények által légtérbe kibocsátott illatanyagokat felfogtam és kivonat formájában vizsgáltam. A GCEAD vizsgálatok során olyan komponenseket találtam, amelyek elektrofiziológiailag aktívnak bizonyultak a nőstény csápon. Ezen komponensek közül jó néhány mindhárom tápnövényből származó kivonatban megtalálható volt, és retenciós idejük alapján azonosnak mondhatók. Ezek kémiai szerkezetének meghatározása csak részben történt meg (svéd együttműködéssel). A rovar-szélcsatornás vizsgálataim segítségével sikerült beigazolni a vadkomló kukoricamoly nőstényt vonzó hatását. Ezáltal beigazolódott, hogy nem csak fiziológiai aktivitás mutatkozik a vadkomlóból származó illatanyagokra, hanem viselkedési is. Ezek után tovább kell folytatni a már aktívnak talált (GC-EAD) komponensek meghatározását és szintézisét, majd a komponensek egyenkénti, illetve keverékként történő szélcsatornás és szabadföldi hatásvizsgálatát. Ha ezek a vizsgálatok mind sikerrel járnak, akkor egy újabb monitorozási lehetőséget tudunk biztosítani a szakemberek számára.
7.3. A kukoricamoly szaglólebenyének vizsgálata A kukoricamoly szaglólebenyének morfológiai és fiziológiai feltárására azért volt szükség, hogy ezáltal közelebb kerülhessünk az egyes illatanyagok (beleértve a szexferomonokat is) perifériás és központi idegrendszeri beidegzésének megértéséhez. Korábbi vizsgálataim a szexferomonban lévő feltételezett kisebbik komponens megtalálására irányultak, de ezek a méréseim eddig még nem jártak sikerrel, ezért úgy gondoltam, hogy az illatanyagok központi idegrendszeri felfogásának megismerése révén, indirekt módon, ezen feltételezett kisebbik szexferomon komponens(ek) megtalálása is könnyebb lesz. Ugyanakkor a kukoricamoly igen jó példa a két különböző vonal genetikai és korai evolúciós összehasonlítása miatt, ezen kívül a faj feromonális kommunikációjának rendszere jó lehetőséget biztosít a rovarok szaglásának
88 és az ezzel összefüggő viselkedések evolúciós tanulmányozásához is. Az irodalomban fellelhető adatok alapján a kukoricamolynak eddig két ismert feromon komponense létezik, amely a két vonalnál ugyanaz, de fordított arányban szerepel. Ez az oka, hogy ez a faj igen vonzónak bizonyult és bizonyul a kutatók számára. A két vonal általában különböző területeken fordul elő, ahol pedig egyidejűleg vannak jelen, egymással természetes körülmények között nem párosodnak (Cardé és mtsai., 1978; Malausa és mtsai., 2005). Mint azt már korábban említettem a két vonal közti igen nagy hasonlóságot a genetikai közelséggel lehet magyarázni. A hímeknél a szexferomonra válaszoló receptor sejtek öröklődését egyetlen autoszómális faktor irányítja (Roelofs és mtsai., 1987). Jelen munkámban arra kerestem a választ, hogy a hímeknél ennek az egy génnek a szerepe hogyan változtatja meg a szagló receptorok működését, illetve a szagló központ felépítését a két vonalnál. Ennek megértéséhez morfológiai és fiziológiai (csáp felől történő receptor ideg jelölés és PN jelölés) vizsgálatokat végeztem mindkét vonalnál. Ezekben a vizsgálatokban is a Z- és az E-vonalat hasonlítottam össze. A vizsgálatok során sikerült a kukoricamoly hím és nőstény teljes szaglólebenyét háromdimenziós képalkotással feltérképezni. Ezen kívül a hím szaglólebeny részét képező MGC pontos alakjának és működésének egy részét is sikerült feltárni. Ez az a része a szaglólebenynek, amely a hímeknél a szexferomon felfogásáért felelős. Az MGC két fő glomerulusból áll, ami a két szexferomon felfogásáért felelős mindkét vonalnál. A Z- és az E-vonalnál a szerkezet hasonló volt, de működés szempontjából pontosan fordított. A fiziológiai vizsgálatok során csáp felöl történő receptor ideg jelölést és intracelluláris felvételezés segítségével történő PN jelölést használtam. Ezen vizsgálatok segítségével tudtam az általam kiválasztott neuronok pontos útját feltérképezni a szaglólebenyben. A vizsgálatok során beigazolódott, hogy a két vonal között nem a szaglólebeny felépítésében, sem pedig a szenzillák alakjában rejlik a különbség, hanem a felfogó receptorok cserélődnek fel. Ezzel kapcsolatban már korábban kimutatták, hogy a két vonalnál a hímek szexferomon felfogását csak egyetlen gén irányítja (Roelofs és mtsai., 1987). Ezáltal valószínűsíthető, hogy ez az a gén, ami a receptorok felcserélődését okozza a két vonalnál.
89
7.4. Szabadföldi csapdázások növényi illatanyagokkal A szabadföldi vizsgálatok során célom az volt, hogy a kukoricásban élő különböző kártevő lepkéket a kukoricából korábban azonosított illatanyagokkal (kairomonokkal) csapdába csaljam. A csapdázásokat három egymást követő nyáron végeztük. A szabadföldi csapdázások során gyapottok-bagolylepkét, kukoricamolyt és néhány más bagolylepke fajt fogtak a csapdák. Ezekből a fajokból a csapdákba nagyon kevés állat repült, ezért ezek a fogások nem voltak elegendőek a statisztikai kiértékeléshez. A csapda alacsony fogásának oka nagy valószínűséggel a nem megfelelő illatanyag, illetve illatanyagok keveréke, (mivel a vegyületek közül csak néhányat sikerült beszerezni), vagy a csapda alakja és a kibocsátó anyaga lehetett. Tovább kell folytatni a különböző tápnövényekből aktívnak vélt komponensek azonosítását, szintetikus előállítását, majd szélcsatornában és szabadföldön történő hatásvizsgálatát.
90
8. KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS Ezúton köszönetet szeretnék mondani konzulensemnek Dr. Szőcs Gábornak, aki munkám során szagdolgozatos éveimtől kezdve segített. Köszönet illeti témavezetőmet Dr. Nádasy Miklóst, aki nagy segítségemre volt a doktori folyamat minél rugalmasabb lebonyolításában, a sokszor nehézkes bürokratikus folyamatok gördülékeny áthidalásában. Köszönetet mondanék Dr. Fónagy Adriennek, aki mindvégig hasznos tanácsokkal és sok bátorítással segítette munkámat. Köszönettel tartozom Dr. Tóth Miklósnak is, aki szintén szakmailag nagy segítségemre volt és rengeteg jó ötletet adott. Külön köszönettel tartozom Molnár Béla Péternek, aki mint munkatársam és jó barátom sok segítséget nyújtott mind a szélcsatornás kísérletek, mind az értekezés megszerkesztése során, és bevezetett a barlangászás örömeibe. Köszönet illeti munkatársaimat Nyíri Andreát, Fegyveres Orsolyát és Pintér Esztert, akik mindig készségesen segítettek a tenyészetek folyamatos fenntartásában, Suvada Annát, aki nagyon sok hasznos tanáccsal látott el a tenyésztések során, Szekeres Dórát és Ujj Tamásnét, akik mint kedves munkatársak mindig bátorítottak, az MTA Növényvédelmi Kutatóintézetét, ami biztosította számomra a megfelelő munkahelyi légkört. Köszönettel tartozom a Magyar Állami Eötvös Ösztöndíjért, mely biztosította számomra az első négy hónapos svédországi tanulmányutam anyagi fedezetét. Nem utolsó sorban köszönetet szeretnék mondani feleségemnek, családomnak és barátaimnak a támogatásért, biztatásért, kitartásra ösztönzésért és az időnként otthon végzett munka körülményeinek legtökéletesebb megteremtéséért. Röviden, angol nyelven szeretnék köszönetet mondani a külföldi kollegáimnak: I would like to express my gratitude and thankfulness to the following people: - Dr. Teun Dekker assistant professor who helped me a lot while I was in Sweden and gave me plenty of good suggestions and ideas about insect olfaction. Also thanks for the nice dinners, piano plays and football games. - Professor Bill Hansson for hosting me in Sweden and helping me a lot. - Dr. Sylvia Anton for helping me in the intracellular recording. - Dr. Peter Witzgall and Dr. Marie Bengtsson for the good results with plant volatiles.
91 - Professor Christer Löfstedt: thank you for hosting me and for your assistance during the Sensory Ecology Course in Lund University (Sweden) - Dr. Peter Andesson for the good ideas with GC-EAD recordings. - Everyone in the Chemical Ecology Group for the good atmosphere in the Swedish University of Agricultural Sciences (SLU) in Alnarp. - Thanks a lot to my friend Dr. Marco Tasin for his good suggestions, the big parties with guitar songs („well I guess it would be nice….“) for the funny football games and nice dinners in the dark and long Swedish nights (non fare la difficile!).
92
IRODALOM Ai, H., Kanzaki, R. (2004): Modular organization of the silkmoth antennal lobe macroglomerular complex revealed by voltage-sensitive dye imaging. J. Exp. Biol. 207: 633-644. Anglade, P., Stockel, J. (1984): Intraspecific sex-pheromone variability in the European corn borer, Ostrinia nubilalis Hbn. (Lepidoptera, Pyralidae). Agronomie 4: 183-187. Ansebo, L., Coracini, M. D. A., Benngtsson M., Liblikas, I., Ramirez, M., BorgKarlsson, A.-K., Tasin, M., Witzgall, P. (2004): Antennal and behavioural response of codling moth Cydia pomonella to plant volatiles. J. Appl. Entomol. 128: 488-493. Anton, S., Löfstedt, C., Hansson, B. S. (1997): Central nervous processing of sex pheromone in two strains of the European corn borer Ostrinia nubilalis (Lepidoptera: Pyralidae). J. Exp. Biol. 200: 1073-1087. Anton, S., Homberg, U. (1999): Antennal lobe structure. In: Hansson, B. S. (Ed.) Insect olfaction, Springer, Berlin, 97-124. Arn, H., Tóth, M., Priesner, E. (1999): The Pheronet. http://phero.net/index.html Ádám Gy. (1991) Az érzőreceptorok élettana In: Élettan biológusoknak II. Tankönyvkiadó, Budapest, 737-809. Baker, T. C., Cardé, R. T. (1979): Endogenus and exogenus factors affecting periodicities of female calling and male sex pheromone response in Grapholitha molesta (Busck.). J. Insect. Physiol. 25: 943-950. Bakke, A., Kvamme, T. (1981): Kairomone response in Thanasimus predators to pheromone components of Ips typographus. J. Chem. Ecol. 7: 305-312. Balázs K., Mészáros Z. (1998): Lepkék – Lepidoptera In: Jenser G., Mészáros Z., Sáringer Gy. A szántóföldi és kertészeti növények kártevői, Mezőgazda kiadó, Budapest 416-417. Bartels, D. W., Hutchinson, W. D., Udayagiri, S. (1997): Pheromone trap monitoring of Z-strain European corn borer (Lepidoptera: Pyralidae): optimum pheromone blend, comparison with blacklight traps and trap number requirements. J. Econ. Entomol. 90: 449-457.
93 Bausenwein, B., Nick, P. (1998): Three dimensional reconstruction of the antennal lobe in the mosquito Aedes aegypti. In: Wehner, R., Elsner, N. (eds.) New neuroethology on the move. Thieme, Stuttgart. 386. Bengtsson, M., Kárpáti Zs., Szőcs G., Reuveny, H., Yang, Z., Witzgall, P. (2006a): Flight tunnel responses of Z strain European corn borer females to corn and hemp plants. Environ. Entomol. 35: 1238-1243. Bengtsson, M., Jaastad, G., Knudsen, G., Kobro, S., Bäckman, A.-C., Petterson, E., Witzgall P. (2006b): Plant volatiles mediate attraction to host and non-host plant in apple fruit moth, Argyresthia conjugella. Entomol. Exp. Appl. 118: 77-85. Berg, B. G., Galizia, C. G., Brandt, R., Mustaparta, H. (2002): Digital atlases of the antennal lobe in two species of tobacco budworm moths, the oriental Helicoverpa assulta (male) and the American Heliothis virescens (male and female). J. Comp. Neurol. 446: 123-134. Birch, M. C. (1974): Introduction. p: 1-7. In: Birch M. C. Pheromones. New York, Elsevier. pp: 495. Bjostad, L. B., Gaston, L. K., Noble, L. L., Moyer, J. H., Shorey, H. H. (1980): Dodecyl acetate a second pheromone component of the cabbage looper moth, Trichoplusia ni. J. Chem. Ecol. 6: 727-734. Bognár S., Huzián L. (1979): Növényvédelmi állattan, Mezőgazdasági kiadó, Budapest, 361-366. Borden, J. H. (1974): Aggregation pheromones in the Scolytidae. 135-160. In.: Birch, M. C. (eds.), Pheromones. New York, Elsevier pp: 495. Brown, W. L. (1968): An hypothesis concerning the function of the metapleural glands in ants. Am. Natur. 102: 188-191. Brown, W. L., Eisner, T., Whittaker, R. H. (1970): Allomones and kairomones: Trans specific chemical messengers. BioScience 20: 21-22. Butenandt, A., Beckmann, R., Stamm, D., Hecker, E. (1959): Uber den SexualLockstaff des Seidenspinners Bombix mori. Reidanstellung und Konstitution. Z. Natuforsch. B, 14: 283-284. Buttery, R. G., Ling, L. C. (1984): Corn leave volatiles: identification using Tenax trapping for possible insect attractans. J. Agric. Food Chem. 32: 1104-1106. Buttery, R. G., Ling, L. C., Chan, B.G. (1978): Volatiles of corn kernels and husks: possible corn earworm attract-ants. J. Agric. Food Chem. 26: 866-869.
94 Cantelo, W. W., Jacobson, M. (1979): Corn silk volatiles attract many pest species of moth. J. Envir. Sci. Health. A 14: 695-707. Cardé, R. T., Roelofs, W. L., Harrison, R. G., Vawter, A. T., Brussard, P. F., Mutuura, A., Munroe, E. (1978): European corn borer: Pheromone polymorphism or sibling species? Science 199: 555-556. Castrovillo, P. J., Cardé, R. T. (1979): Environmental regulation of female calling and male pheromone response periodicities in the codling moth (Lasperesia pomonella). J. Insect Physiol. 25: 659-667. Chapman, R., F. (1998): Chemical communication: pheromones and chemicals with interspecific significance. In: The insects structure and function. 704-740. Christensen, T. A., Hildebrand, J. G. (1987): Male-specific sex pheromone-selective projection neurons in the antennal lobes of the moth Manduca sexta. J. Comp. Physiol.A 160: 553-569. Degen, T., Dillmann, C., Marion-Poll, F., Turlings, T. C. J. (2004): High genetic variability of herbivore-induced volatile emission within a broad range of maize inbred lines. Plant Physiol. 135: 1928-1938. Dekker, T., Ibba, I., Siju, K. P., Stensmyr, M. C., Hansson, B. S. (2006): Olfactory shifts parallel superspecialism for toxic fruit in Drosophila melanogaster sibling, D. sechellia. Curr. Biol. 16: 101-109. Dethier, V. G., Brown, L. B., Smith, C. N. (1960): The designation of chemicals in terms of the responses they elicit from insects. J. Econ. Entomol. 53: 134136. Dömötör I., Kiss J., Tóth I., Szőcs G. (2002): A gyapottok-bagolylepke (Helicoverpa armigera Hübner 1808) feromoncsapdával jelzett rajzásmenete és a lárvák megjelenésének
kapcsolata
a
védekezési
döntés
szempontjából.
Növényvédelem 38: 273-277. Ephrussi, B., Beadle, G.W. (1936): A technique of transplantation for Drosophila. American Naturalist, 70: 218–225. Eri, S., Khoo, B. K., Lech, J., Hartman, T. G. (2000): Direct thermal desorption-gas chromatography and gas chromatography-mass spectrometry profilling of hop (Humulus lupulus L.) essential oils in support of varietal characterization. J. Agric. Food Chem. 48: 1140-1149. Fónagy A. (2006): Új eredmények a rovar-neuropeptid kutatásban: izolálások, meghatározások és hatásmechanizmusok. Akadémiai doktori értekezés
95 Gothilf, S., Kehat, M., Dunkelblum, E., Jacobson, M. (1979): Efficacy of (Z)-11hexadecenal and (Z)-11-tetadecenal as sex attractants for Heliothis armigera on two different dispensers. J. Econ. Entomol. 72: 718-720. Gouinguené, S., Pickett, J. A., Wadhams, L. J., Birkett, M. A., Turlings, T. C. J. (2005): Antennal electrophysiological responses of three parasitic wasps to caterpillar-induced volatiles from maize (Zea mays mays), cotton (Gossypium herbaceum), and cowpea (Vigna unguiculata). J. Chem. Ecol. 31: 1023-1038. Greene, G. L., Reid, J. C., Blount, V. N., Riddle, T. C. (1973): Mating and oviposition behaviour of the velvetbean caterpillar in soybeans. Environ. Entomol. 2: 1113-1115. Greiner, B., Gadenne, C., Anton, S. (2004): Three-dimensional antennal lobe atlas of the male moth, Agrotis ipsilon: A tool to study structure-function correlation. J. Comp. Neurology 475: 202-210. Guennelson, G. (1972): La pyrale de mais In: Balachowsky, A. S.: Entomologie pp: 1078-1130. Hallberg, E., Hansson, B. S., Steinbrecht, R. A. (1994): Morphological characteristics of antennal sensilla in the European corn borer Ostrinia nubilalis (Lepidoptera: Pyralidae). Tissue and Cell 26: 489-502. Hammack, L. (2001): Single and blended maize volatiles as attractants for diabroticite corn rootworm beetles. J. Chem. Ecol. 27: 1373-1390. Hansson, B. S., Christensen, T. A. (1999): Functional characteristics of the antennal lobe. In: Hansson, B. S. (Ed.) Insect olfaction, Springer, Berlin, 123-161. Harrewijn, P., Minks, A. K., Mollema, C. (1994): Evolution of plant volatile production in insect-plant relationships. Chemoecol. 6: 55-73. Hoballah, M. E., Turlings, T. C. J. (2005): The role of fresh versus old leaf damage in the attraction of parasitic wasps to herbivore-induced maize volatiles. J. Chem. Ecol. 31: 2003-2018. Jönsson, M. (2005): Responses to oilseed rape and cotton volatiles in insect herbivores and parasitoids. Doctoral Thesis Kanno, H. (1979): Effects of age on calling behaviour of the rice stem borer, Chilio suppressalis (Walker) (Lepidoptera: Pyralidae). Bull. Ent. Res. 69: 331-335. Kanzaki, R., Soo, K., Seki, Y., Wada, S. (2003): Projections to higher olfactory centers from subdivisions of the antennal lobe macroglomerular complex of the male silkmoth. Chemical Senses 28: 113-130.
96 Karlson P., Lüscher M. (1959): Pheromones: a new term for a class of biological active substances. Nature 183: 55-56. Kárpáti A. P., Kovács A., Péczely P., Réz G., Sass M., Vitéz G., Zboray G. (1992): Összehasonlító anatómia I., Gerinctelen állatok. Tankönyvkiadó, Budapest. Kehat, M., Gothilf, S., Dunkelblum, E. Greenberg, S. (1980): Field evaluation of female sex pheromone components of the cotton bolworm, Heliothis armigera. Entomol. Exp. Appl. 27: 188-193. Keil, T. A. (1999): Morphology and development of the peripheral olfactory organs. In Hansson, B. S. (Ed.) Insect olfaction, Springer, Berlin, 5-47. Keszthelyi S., Marczali Zs., Takács A. (2004): A kukoricamoly (Ostrinia nubilalis Hübner) második rajzásának megítélése Dél-, Délkelet-Magyarországon. Növényvédelem, 40: 457-462. Klagges, B. R. E., Heimbeck, G., Godenschwege, T. A., Hofbauer, A., Pflugfelder, G. O., Reifergerste, R., Reisch, D., Schaupp, M., Buchner, S., Buchner, E. (1996): Invertebrate synapsins: a single gene codes for several isoforms in Drosophila. J. Neurosci. 16: 3154-3165. Klun, J. A., Brindley, T. A. (1970): cisz-11-tetradecenil acetate, a sex stimulant of the European corn borer. J. Econ. Entomol. 63: 779-780. Klun, J. A., Chapman, O. L., Mattes, K. C., Wojtkowski, P. W., Beroza, M., Sonnet, P. E. (1973): Insect sex pheromones: Minor amount of opposite geometrical isomer critical to attraction. Science 181: 661-663. Klun, J. A. and Cooperators (1975): Insect sex pheromones: intraspecific pheromonal variability of Ostrinia nubilalis in North Amerika and Europe. Environmental Entomology 4: 891-894. Klun, J. A., Maini, S. (1979): Genetic basis of an insect chemical communication system: the European corn borer. Environ. Entomol. 8: 423-426. Klun, J. A., Maini, S., Chapman, O. L., Lepone, G., Lee, G.–H. (1979): Suppression of male European corn borer sex attraction and precopulatory reactions with (E)-9-tetradecenyl acetate. J. Chem. Ecol. 5: 345-352. Konjukov, V. P., Kovalev, B. G. Sattar-Zade, N. R. (1983): Isolation and identification of Heliothis armigera Hbn. Sex pheromone components. Bioorg. Kim. 9: 1422-1428. Kovács J., Kondics L., Vigh J., Vitéz G., Farkas R. (1990): Összehasonlító állatszervezettani gyakorlatok, Tankönyvkiadó, Budapest
97 Krutsay M. (1980): Szövettani technika, Medicina Könyvkiadó, Budapest 127. Landolt, O. J., Phillips, T. W. (1997): Host plant influences on sex pheromone behavior of phytophagus insects. Annu. Rev. Entomol. 42: 371-391. Langenbruch, G. A., Welling, M., Hosang, B. (1985): Untersuchungen über den Maiszünsler im Ruhrgebiet. Nachrichtenbl. Deut. Pflanzenschutz. 37: 150156. Law, J. H., Regnier F. E. (1971): Pheromones. Ann. Rev. Biochem. 40: 533-548. Leppla, N. C. (1976): Circadian rhythms of locomotion and reproductive behaviour in adult velvetbean caterpillars. Ann. Ent. Soc. Amer. 69: 45-48. Linn, C. E., Dambroski, H., Nojima, S., Feder, J. L., Berlocher, S. H., Roelofs, W. L., (2005): Variability in response specify of apple, hawthorn, and flowering dogwood-infesting Rhagoletis flies to host fruit volatile blends: implications for symphatric host shifts. Entomol. Exp. Appl. 116: 55-64. Löfstedt, C., Hansson, B. S., Roelofs, W., Bengtsson, B. O. (1989): No linkage between genes controlling female pheromone production and male pheromone response in the European corn borer, Ostrinia nubilalis Hübner (Lepidoptera: Pyralidae). Genetics 123: 553-556. Lupoli, R., Marion-Poll, F., Pham-Delegue, M., Masson, C. (1990): Effet d’ emissions volatiles de feuillesde mais sur les préférences de ponte chez Ostrinia nubilalis (Lepidoptera: Pyralidae). C. R. Acad. Sci. Paris 311: 225230. Ma, P. W. K., Roelofs, W. L. (1995): Sites of synthesis and release of PBAN-like factor in the female European corn borer, Ostrinia nubilalis. J. Insect Physiol. 41: 339-350. Ma, P. W. K., Roelofs, W. L. (2002): Sex pheromone gland of the female European corn borer moth, Ostrinia nubilalis (Lepidoptera, Pyralidae): Ultrastructural and biochemical evidences. Zool. Sci. 19: 501-511. Malausa, T. Bethenod, M-T., Bontemps, A., Bourguet, D., Cornuet, J-M., Ponsard, S. (2005): Assortative mating in Sympatric host races of the European corn borer. Science 308: 258-260. Maini, S., Burgio, G. (1990): Influence of trap design and phenylacetaldehyde upon field capture of male and female Ostrinia nubilalis (Hbn.) (Lepidoptera: Pyralidae) and other moths. Boll. De Inst. Di Entomol. „Guido Grandi“ de Univ. di Bologna 45: 157-165.
98 Maini, S., Burgio, G. (1999): Ostrinia nubilalis Hbn. (Lepidoptera: Pyralidae) on sweet corn: relationship between adults caught in multibaited traps and ear damages. J. Appl. Entomol. 123: 179-185. Martel, C., Rejasse, A., Rousset, F., Bethenod, M.-T., Bourguet, D. (2003): Host plant associated genetic differentiation in northern French populations of the European corn borer. Heredity 90: 141-149. McLeod, D. G. R., Starratt, A. N. (1978): Some factors influencing pheromone trap catches of the European corn borer, Ostrinia nubilalis (Lepidoptera: Pyralidae). Can. Entomol. 110: 51-55. Mészáros Z. (1993): Gyapot-bagolylepke (Helicoverpa armigera Hübner) In: A növényvédelmi állattan kézikönyve (Szerk.: Jermy T., Balázs K.) Akadémiai kiadó, Budapest, 621-623. Móczár L. (1987): Rovarkalaúz, Budapest 125. Nagy B. (1970): Rearing of the European corn borer (Ostrinia nubilalis Hbn.) on a simplified artificial diet. Acta Phytopathol. Acad. Sci. Hung. 2: 73-79. Nagy B. (1993): Kukoricamoly (Ostrinia nubilalis) A növényvédelmi állattan kézikönyve (Szerk.: Jermy T., Balázs K.) Akadémiai kiadó, Budapest, 495529. Nation, J. L. (2002a): Neuroanatomy In: Insect physiology and biochemistry, CRC Press, USA 185-234 Nation, J. L. (2002b): Pheromones. In: Insect physiology and biochemistry, CRC Press, USA 389-424 Nesbitt, B. F., Beevor, P. S., Hall, D. R., Lester, R. (1979): Female sex pheromone components of the cotton bollworm, Heliothis armigera. J. Insect Physiol. 25: 535-541. Nesbitt, B. F., Beevor, P. S., Hall, D. R., Lester, R. (1980): (Z)-9-hexadecenal: a minor component of the female sex pheromone of Heliothis armigera (Hübner) (Lepidoptera, Noctuidae). Entomol. Exp. Appl. 27: 306-308. Nordlund, D. A., Brady, U. E. (1974): Factors affecting release rate and production of sex pheromone by female Plodia interpunctella (Hübner) (Lepidoptera: Pyralidae). Environ. Entomol. 3: 797-802. Nordlund, D. A., Lewis, W. J. (1976): Terminology of chemical releasing stimuli in intraspecific and interspecific interactions. J. Chem. Ecol. 2: 211-220.
99 Odorfer M. (1992): Összehasonlító állatszervezettan III. rész, Tankönyvkiadó, Budapest 683-687. Ohbayashi, N., Yushima, T., Noguchi, H., Tamaki, Y. (1973): Time of mating and sex pheromone production and release of Spodoptera litura (F.) (Lepidoptera: Noctuidae). Kontyu 41: 389-395. Pelozuelo, L., Malosse, C., Genestier, G., Guenego, H., Frérot, B. (2004): Host-plant specialization in pheromone strains of the European corn borer, Ostrinia nubilalis in France. J. Chem. Ecol. 30: 335-352. Pena, A., Arn, H., Buser, H-R, Rauscher, S., Bigler, F., Brunetti, R., Maini, S., Tóth M. (1988): Sex pheromone of European corn borer, Ostrinia nubilalis: Polymorphism in various laboratory and field strains J. Chem. Ecol. 14: 1359-1366. Petterson, E. M. (2000): Vital volatiles-host location in parasitic wasps attacking bark beetles. PhD Thesis, Chemical Ecology, Göteborg University p: 13. Piccardi, P., Capizzi, A., Cassani, G., Spinelli, P., Arsura, E. Massardo, P. (1977): A sex pheromone component of the world cotton bollworm Heliothis armigera. Hbn. Insect. Physiol. 23: 1443-1445. Pleasants, J. M., Bitzer, R. J. (1999): Aggregation sites for adult European corn borers (Lepidoptera: Crambidae): a comparison of prairie and non-native vegetation. Environ. Entomol. 28: 608-617. Raffa, K. F. (2001): Mixed messages across multiple trophic levels: the ecology of bark beetle chemical communication systems. Chemoecology 11: 49-65. Raina, A. K., Jaffe, H., Kempe, T. G., Keim, P., Blacher, R. W., Fales, H. M., Riley, C. T., Klun, J. A., Ridgway, R. L., Hayes, D. K. (1989): Identification of a neuropeptide hormone that regulates sex pheromone production in female moths. Science 244: 796-798. Ray, A., Van Naters, W. V., Carlson, J. (2006): Neuron-specific odor receptor gene choice in Drosophila. Chemical Senses 31: A65-A66. Riddiford, L. M., Williams, C. M. (1971): Role of corpora cardiaca in the behavior of saturnid moths I. Release of sex pheromone. Biol. Bull. 140: 1-7. Ritter, F. J. (1979): Chemical ecology: Odour communication in animals. General introduction and overview. p.: 1-5 In.: Ritter, F. J. Chemical ecology: Odour Communication in Animals. Amsterdam, New York, Oxford, Elsevier p: 427.
100 Roelofs, W. L. Glover, T. J. (1991): Genetics of a moth pheromone system. In: Chemical senses, vol. 3. Genetics of perception and communications. Marcel Dekker, New York, p: 109. Roelofs, W. L., Glover, T. J., Tang, X.-H., Robbins, P. S., Löfstedt, C., Hansson, B. S., Bengtsson, B. O., Sreng, I., Eckenrode, C. J. (1987): Sex pheromone production and perception in European corn borer moths is determined by both aurosomal and sex-linked genes. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84: 75857589. Rospars, J. P. (1983): Invariance and sex-specific variations of the glomerular organisation in the antennal lobes of moth, Mamestra brassicae, and a butterfly, Pieris brassicae. J. Comp. Neurol. 220: 80-96 Rospars, J. P., Hildebrand, J. G. (2000): Sexually dimorphic and isomorphic glomeruli in the antennal lobes of the sphinx moth Manduca sexta. Chemical senses 25: 119-129. Rossi, S. A., ElSohly, M. A. (1996): The voltaile oil composition of fresh and air-dried buds of Cannabis sativa. J. Nat. Prod. 59: 49-51. Rotschild, G. H. L. (1978): Attractants for Heliothis armigera and H. punctigera. J. Aust. Entomol. Soc., 17: 389-390 Rotschild, M., Bergström, G., Wänberg, S. (2005): Cannabis sativa: volatile compounds from pollen and entire male and female plants of two variants, Northern Ligths and Hawaian Indica. Bot. J. Linn. Soc. 147: 387-397. Royer, L., McNeil, J. N. (1991): Changes in calling behaviour and mating success in the European corn borer (Ostrinia nubilalis), caused by realive humidity Entomol. Exp. Appl. 61: 131-138. Sappington, T. W. (2005): First-flight adult European corn borer (Lepidoptera: Crambidae) distribution in roadside vegetation relative to cropping patterns and corn phenology. Environ. Entomol. 34: 1541-1548. Sáronger Gy. (1973): Diapause experiments with a population of Ostrinia nubilalis Hb. (Lepid., Pyraustidae) in Hungary. Modernization of Plant Protection 7: 79-86 Shorey, H. H. (1962): Biology of Trichoplusia ni (Lepidoptera: Noctuidae). I. Life history and behavior. Ann. Ent. Soc. Amer. 55: 591-597. Shorey, H. H. (1973): Behavioral responses to insect pheromones. Ann. Rev. Entomol. 18: 349-380.
101 Shorey, H. H. (1977): Concepts and metodology involved in pheromonal control of Lepidoptera by disruption of premating communication. In.: McFarlane N. R. (eds.) 187-200. Siebold, T. C. (1837): Die Spermatozoen in dem befruchteten Insectenweibchen. Arch. Anat. Physiol. 381. Sower, L. L., Vick, K. W., Tumlinson, J. H. (1974): Z,E-9,12-Tetradecadien-1-ol: A chemical relaesed by female Plodia interpunctella that inhibits the sex response of male Cadra cautella. Environ. Entomol. 3: 120-122. Sreng, L., Moreau, R., Girardie, A. (1990): Locust neuropetides stimulating sex pheromone production in female European corn borer, Ostrinia nubilalis. J. Insect Physiol. 36: 719-726. Struble, D. L., Byers, J. R., McLeod, D. G. R., Ayre, G. L. (1987): Sex pheromone components of an alberta population of European corn borer, Ostrinia nubilalis (Hbn.) (Lepidoptera: Pyralidae) Can. Entomol. 119: 291-299. Szentesi Á., Tóth M., Dobrovolszky, A. (1975): Evidence and preliminary investigations on a male aphrodisiac and a female sex pheromone in Mamestra brassicae (L.). Acta Phytopath. Acad. Sci. Hung. 10: 425-429. Szőcs G., Tóth M. (1980): Lepkék tenyésztése félszintetikus táptalajon. A káposztabagolylepke (Mamestra brassicae L.) és a tarka kertibagoly (Mamestra suasa Schiff.) tenyésztése. Növényvédelem, 16: 615-619 Szőcs G., Tóth M. (1982): Lepkék tenyésztése félszintetikus táptalajon III. gammabagoly (Autographa gamma L.). Növényvédelem, 18: 354-358 Szőcs G. (1990): Lepkék polién és oktadekadienil típusú ivari csalogatóanyagainak meghatározása
és
ezek
kemotaxonómiai
vonatkozásainak
problémái.
Kandidátusi értekezés, Budapest, 6-15. Szőcs G., Tóth M., Ujváry I., Szarukán I. (1995): Hazai fejlesztésű feromoncsapda az újonnan fellépő gyapottok-bagolypelkék (Helocoverpa armigera Hbn.) jelzésére. Növényvédelem 31: 261-266. Szőcs G., Kárpáti Zs., Tóth M., Franke, W. (2000): Itt a vadgesztenyelevélaknázomoly szintetikus szex feromonja! Növényvédelem 36: 429-430. Tamaki, Y (1985): Sex pheromones. In: Kerkut, G. A. és Gillbert, L. I. (eds). Comprehensive Insect Physiology and Pharmacology. Pergamon Press, Oxford. 9: 145-191.
102 Tasin, M., Bäckman, A.-C., Bengtsson, M., Ioriatti, C., Witzgall, P., (2006a): Essential host plant cues in the grapevine moth. Naturwissenschaften. 93: 141-144. Tasin, M., Ioriatti, C., Bengtsson, M., Witzgall, P., (2006b): Wind tunnel attraction of grapevine moth females, Lobesia botrana, to natural and artifical grape odour. Chemoecology 16: 87-92. Thiele, H.–U. (1977): Defense mechanisms of carabids In: Carabid beetles in their environments. Springer, Berlin, 102-105. Thomas, Y., Bethenod, M.-T., Pelozuelo, L., Frérot, B., Bourguet, D. (2003): Genetic isolation between two sympatric host plant races of the European corn borer, Ostrinia nubilalis Hübner. I: Sex pheromone, moth emergence timing and parasitism. Evolution 57: 261-273. Thompson, D. C., Capinera, J. L., Pilcher, S. D. (1987): Comparison of an aerial water-pan pheromone trap with tradicional trapping techniques for the European corn borer (Lepidoptera: Pyralidae). Environ. Entomol. 16: 154158. Tóth M. (1985): Temporal pattern of female calling behaviour of the potato tuberworm moth, Phthorimaea operculella (Lepidoptera: Gelechiidae). Z. angew. Ent. 99: 322-327. Tóth M. (1990): Kémiai kommunikáció a rovaroknál In: Darvas B. (ed.) A növényvédelmi rovarélettan és toxikológia alapjai. Egyetemi jegyzet, Debrecen, 98-105. Tóth M. (2003): A feromonok és gyakorlati alkalmazásuk In: Jenser, G. Integrált növényvédelem a kártevők ellen. Mezőgazda kiadó, Budapest, 21-50. Turlings, T. C. J., Tumlinson, J. H., Lewis, W. J. (1990): Exploitation of herbivoreinduced plant odours by host-seeking parasitic wasps. Science 250: 12511253. Valterova, I., Bolgar, T. S., Kalinova, B., Kovalev, B. G., Vrkoc, J. (1990): Host plant components from maize tassel and electroantennogramme responses of Ostrinia nubilalis to the identified compounds and their analogues. Acta Entomol. Bohemoslov. 87: 435-444. Vogel, G., Angermann, H. (1992): SH Atlasz Biológia Springer, Budapest.
103 Vogt, R. G. (2005) Molecular basis of pheromone detection in insects In: Comprehensive molecular insect science vol.: 3 Eds.: Gilbert, L. I., Iatrou, K., Gill, S. S. 753-803. Whittaker, R. H., Feeny, P. P. (1971): Allelochemics: chemical interactions between species. Science 171: 757-770. Wilson, E. O. (1963): Pheromones. Sci. Amer. 208: 100-114. Zhu, J., Löfstedt, C., Bengtsson, B. O. (1996): Genetic variation in the strongly canalized sex pheromone communication system of the European corn borer, Ostrinia nubilalis Hübner (Lepidoptera; Pyralidae). Genetics 144: 757-766
104
ÚJ TUDOMÁNYOS EREDMÉNYEK 1. Elsőként mértem meg a kukoricamoly E-vonalbeli nőstények által termelt szexferomon főkomponens mennyiségét (titer) a sötét és a világos periódus különböző időpontjaiban, különböző korú nőstényeknél. Ezzel párhuzamosan megmértem a Z-vonalból származó nőstények szexferomon főkomponensének mennyiségét (titer) és összehasonlítottam a korábban mért adatokkal. 2. Először vizsgáltam meg a Z- és E-vonalból származó kukoricamolyok párosodási aktivitását különböző korú nem párosodott imágóknál és vizsgáltam a sötét periódusban párosodásuk kezdetét és a párosodás idejének hosszát. 3. A kukoricamoly tápnövényei közül elsőként vizsgáltam és készítettem olyan kivonatot a vadkomlóból, a kölesből és a fenyércirokból, amely a tápnövények által
légtérbe
kibocsátott
illatanyagokat
tartalmazta.
Ezt
a
kivonatot
gázkromatográffal egybekötött elektroantennográffal (GC-EAD) vizsgáltam nőstény csápon, minek segítségével 17 aktív komponenst mutattam ki. A rovarszélcsatornás vizsgálatok segítségével bizonyítottam a vadkomló vonzó hatását a kukoricamoly nőstényeire. 4. Elsőként hasonlítottam össze a Z-vonalbeli kukoricamoly hím szaglólebenyének felépítését a korábbi adatokkal, mely szerint a szaglólebenyben 33 db glomerulus van. Az általam mért eredmények azt mutatják, hogy a szaglólebeny ~64 db glomerulust tartalmaz. Elsőként tártam fel a pontos térbeli szerkezetét a szaglólebenyben
elhelyezkedő
szexferomon
felfogására
módosult
makroglomeruláris komplexnek (MGC). Elsőként tártam fel a nőstény szaglólebeny szerkezetét. Megvizsgáltam az egyes szexferomon specifikus szaglóreceptor neuronok és projekciós neuronok szaglólebenybeli beidegzését a Z- és az E-vonal összehasonlításával.
105
Rövidítéskek jegyzéke 10:Ac AL AMMC CLSA E11-14:Ac EAG FID GC GC-EAD GC-MS L1-5 LFG MGC OBP ORN PBAN PN Z11-14:Ac Z11-14:Ald Z11-16:Ald Z9-14:Ald Z9-16:Ald
decenil-acetát Szaglólebeny Csápok mozgató központja Zárt légterű illatanyag felfogó készülék E(11)-tetradecenil-1-acetát Elektroantennográf Lángionizációs detektor Gázkromatográf Gázkromatográffal egybekötött elektroantennográf Gázkromatográffal összekapcsolt tömegspektroszkóp Lárvastádiumok Megnagyobbodott glomerulus (nősténynél) Makroglomeruláris komplex Illatanyag szállító fehérje Szagló receptor neuron Feromon bioszintézist serkentő hormon Projekciós neuron Z(11)-tetradecenil-1-acetát (Z)-11-tetradecén-1-aldehid (Z)11-hexadecén-1-aldehid (Z)-9-tetradecén-1-aldehid (Z)-9-hexadecén-1-aldehid
