Nya tillvägagångssätt baserade på Drosophila suzukii som modell för att upptäcka semiokemiska och biopesticidblandningar för att effektivt hantera skadeinsekter

Tidsperiod:

1 januari 2024 – 31 december 2027

Projektledare:

Helgi Schiöth

Projektdeltagare:

Paul Becher, Mélissa Gentreau, Wen Liu, Ylva Engström, Laura Clemensson, Michael Williams

Finansiär:

Formas

Bidragstyp:

Oklassificerat

Budget:

3 000 000 SEK

Klimatförändringar gör att invasiva insektsarter är ett betydande hot mot livsmedelsproduktionen. Spridningen av invasiva insektsarter till nya regioner förväntas fortsätta öka. Tyvärr har utvecklingen av kontrollmetoder för invasiva arter varit långsam och existerande metoder har flera begränsningar, vilket kan göra det svårt eller omöjligt att effektivt utrota eller hantera invasiva insektsarter. Kemiska bekämpningsmedel kan bli ineffektiva då insekter kan utveckla resistens över tid. Dessutom kan användningen av kemiska bekämpningsmedel ha negativa effekter på andra arter, inklusive viktiga pollinatörer. Människor och boskap är redan utsatta för ett växande antal miljöföroreningar, inklusive kemiska bekämpningsmedel, vilka har kopplats till olika hälsoproblem.Det finns ett pressande behov av snabba och högkapacitetsbedömningsverktyg och praktiskt användbara modellsystem för att definiera mer effektiva semiokemiska lockmedel och bio-pesticidblandningar. Semiokemiska medel är effektiva för att locka insekter till fällor och manipulera deras beteende genom attraktion, avstötning eller förvirring. Studier har visat att insekter reagerar på både enskilda och blandningar av semiokemikalier. Bio-pesticider, som tillverkas av naturliga källor som växter, bakterier, svampar och mineraler, är mindre skadliga för miljön och utgör mindre risk för människors hälsa än konventionella kemiska bekämpningsmedel. Dessa biologiska bekämpningsmedel är nedbrytbara och är ofta anpassade för att rikta in sig mot specifika skadedjur, vilket möjliggör deras användning i låga doser, vilket i sin tur minskar risken för människors exponering.Det föreslagna forskningsprojektet syftar till att utveckla ett system som kombinerar högkapacitets screeningtekniker med artificiell intelligens (AI)/maskininlärning (ML) metoder, för att snabbt definiera mer effektiva semiokemiska medel och bio-pesticidblandningar för med hjälp av Drosophila suzukii (SWD) som modell. För att definiera de mest effektiva semiokemiska- och bio-pesticidblandningarna skulle undersöking av ett enormt stort antal teoretiskt möjliga blandningar krävas. Därför kommer AI/ML att användas för att signifikant minska antalet tester. Ett annat problem är säsongsbunden fenotypisk plastisitet (SPP), ett fenomen som ses hos flera insektsarter, inklusive SWD. SPP gör det möjligt för insekter att ändra sina fysiska egenskaper och beteenden för att anpassa sig till förändrade säsongsbetonade miljöer och därmed att öka chansen till överlevnad i en snabbt föränderlig miljö. Detta är en viktig anpassning för många arter, vilket också kan tillåta dem att invadera nya territorier, samt ändra deras mottaglighet för semiokemiska medel och bio-pesticider. SWD-flugor kommer att acklimatiseras till laboratorie-simulerade säsongstemperaturer och fotoperioder för att inducera SPP. De mest lovande semiokemiska och bio-pesticidblandningarna som identifieras genom högkapacitets screening kommer att undersökas vidare för att bestämma hur SPP ev. påverkar deras effektivitetet. De mest robusta blandningarna kommer därefter att testas i fält och undersöka deras förmåga att locka och eliminera SWD under olika årstider i framtida studier. Det föreslagna forskningsprojektet kommer inte bara att identifiera de mest lovande semiokemiska och bio-pesticidblandningarna, utan också främja förståelsen för förhållandet mellan insekters säsongsbundna fenotypiska plastisitet och effektiviteten av semiokemikalier och bio-pesticider, vilket ger värdefull information för att utveckla mer effektiva kontrollstrategier för invasiva insekter. Projektet kommer att skapa en databas över de mest effektiva semiokemiska och bio-pesticidblandningarna, vilket kommer att utgöra viktig information för regleringsmyndigheter och akademin. Vårt mål är att skapa snabba och miljövänliga tillvägagångssätt som kan hantera nuvarande och framtida invasiva insekter och därmed lindra den miljömässiga och ekonomiska bördan som orsakas av dessa skadedjur. I Sverige omfattar sådana inte bara SWD utan även andra skadedjur som morotsflugan (Chamaepsila rosae), kålrotssvärmaren (Delia radicum) och minerarflugor (Liriomyza spp.), vilka alla orsakar betydande skador inom jordbruket och resulterar i förluster på flera miljoner euro årligen. Forskargrupperna bakom denna ansökan har en bred och stark kompetensbas inom relevanta områden, goda experimentella faciliteter och stark kontakt med avnämare.