Biologie, babas, biotipes en biobeheer by plantluise — hoe pas alles in mekaar?

September 2015

JUSTIN HATTING, LNR-Kleingraaninstituut, Bethlehem

Kleingrane, soos koring, gars en hawer, dien as ’n belangrike voedselbron van plantluise, wêreldwyd. In Suid-Afrika word koring deur soveel as ses plantluisspesies as ‘n voedselbron gebruik. Hierdie plantluise sluit die Russiese koringluis (Diuraphis noxia), hawerluis (Rhopalosiphum padi), groenkoringluis (Schizaphis graminum), graanroosluis (Metopolophium dirhodum), bruinaarluis (Sitobion avenae) en mielieluis (Rhopalosiphum maidis) in.

Hierdie plantluise behoort almal aan die insek-orde Hemiptera, wat beteken dat hulle sapsuiers is. Die insek gebruik ‘n spesiale monddeel (proboscis) wat in die plantweefsel ingesteek word om dan sappe uit die plant te onttrek.

Ongelukkig is die onttrekking van sap nie die enigste meganisme waardeur die plant gestrem word nie. Die Russiese koringluis bevat ook ‘n toksien wat die plant vergiftig (vanwaar die spesienaam noxia of te wel noxious wheat aphid) en tipiese geel en pers strepe (veral onder lae temperatuurtoestande) op die blare veroorsaak.

Onder hoë insekdruk, by vatbare kultivars, kan die blare ook toerol wat die oppervlak vir fotosintese verminder en ook plantluiskolonies beskerm teen natuurlike vyande. ‘n Ander probleemgeval is die hawer luis (en tot ‘n mindere mate die bruinaarluis) wat as draer of vektor van die gars-geel-dwergvirus, beter bekend in Engels as die barley yellow dwarf virus optree. Die plantluise moet dus beheer word om te verhoed dat die virus na die plante toe oorgedra word, veral vroeg in die seisoen. By ander spesies, soos die graanroosluis, is die fisiologiese impak veel minder en kan die plante ‘n hoër populasie plantluise hanteer voordat skade aangerig word.

‘n Belangrike eienskap in die biologie van hierdie plantluise is hul vermoë om sonder paring en eierlegging, lewendige geboorte te skenk aan hul nageslag (Foto 1). Hierdie verskynsel staan bekend as partenogenetiese voortplanting.

Dit impliseer dat daar net vroulike insekte voorkom en dat die na geslag van die wyfie dieselfde genetiese samestelling as die moeder-insek het. Indien hierdie moeder dus ‘n unieke genetiese eienskap besit (byvoorbeeld die vermoë om uitermatige koue te oorleef), sal haar nageslag ook hierdie vermoë besit deur oorerwing. Tegnies, kan die babas as ‘n kloon van die moeder beskou word.

By die Russiese koringluis sien ons die ontstaan van biotipes, of “rasse”, wat een of ander genetiese vermoë het om die weerstandsgeen/gene in weerstandbiedende koringkultivars te oorkom. Daar is tans vier sulke Russiese koringluis biotipes in Suid-Afrika bekend (RWASA1 - RWASA4).

Die beginsel waarop hierdie biotipes ontstaan, is gegrond op ‘n verskynsel genaamd seleksiedruk. Dit is dieselfde meganisme wat daartoe lei dat daar insekpopulasies ontwikkel wat byvoorbeeld die toksisiteit van ‘n chemiese insekdoder kan oorleef wat dan ‘n weerstandbiedende populasie tot gevolg het. Daar is tans weerstand teen insekdoders bekend by ten minste 557 insekspesies wêreldwyd.

Hoe werk dit?

By alle lewendige organismes is ‘n gegewe populasie normaal verdeel vir ‘n spesifieke eienskap. Neem byvoorbeeld liggaamslengte by die mens. In ‘n gemeenskap sal daar altyd kort, middelmatige en lang mense wees; met ander woorde ‘n normaalverdeling binne daardie populasie. Op ‘n grafiek uitgebeeld (Grafiek 1) lyk dit soos ‘n klok, waar ‘n klein persentasie van die mense baie kort is (sone A; links), ‘n groter persentasie middelmatig is (sone B; middel) en weer ‘n baie klein persentasie lank is (sone C; regs). Die middel van die klokvorm (hoogste punt; D) verteenwoordig die gemiddelde lengte van daardie gemeenskap.

Indien by elke opeenvolgende generasie, alle middelmatige en lang kinders uit die gemeenskap verwyder word, vind daar dus seleksie vir net die kort mense plaas. Indien hierdie kort mense onderling sou voortplant, sal hulle unieke geen (om kort te wees) binne die gemeenskap begin domineer en oor tyd sal daardie gemeenskap hoofsaaklik uit kort mense bestaan.

Dieselfde geld vir ‘n insekpopulasie wat blootgestel word aan ‘n weerstandbiedende kultivar of chemiese bespuiting. Individue binne die populasie wat die weerstand of gif kan oorleef (heel links [A] of heel regs [C] op die klokgrafiek) bly dus voortplant en behou sodoende hulle geen/gene in die populasie.

Plantluise het ongelukkig ‘n baie vinnige generasie-wisseling as gevolg van partenogenetiese voortplanting (onthou, geen mannetjies, geen paring) wat vinniger en meer effektiewe seleksie toelaat. Aanhoudende blootstelling aan die betrokke kultivar of gif sal oor tyd vir hierdie individue “selekteer” en die nuwe populasie staan nou bekend as ‘n biotipe. Die betrokke kultivar of gif het nie meer ‘n impak op hierdie biotipe nie.

Hoe gemaak om te keer dat ‘n biotipe ontstaan?

By ‘n geïntegreerde beheerprogram word daar gepoog om meer as een beheermetode toe te pas. By droëlandkoringproduksie in Suid-Afrika word genetiese weerstand (kultivars) onder steun deur hoofsaaklik natuurlike vyande (patogene, predatore en parasitoïede; sien SA Graan/Grain September 2014 vol 16[9]; Desember 2014 vol 16[12] en Februarie 2015 vol 17[1]) en/of chemiese insekdoders.

Indien ‘n weerstandbiedende kultivar die oorlewing (seleksie) van sekere plantluise toelaat, sal die natuurlike vyande hierdie oorlewendes as gasheer/prooi benut en sodoende uit die populasie verwyder. Die natuurlike vyande verkies nie net sekere individue nie en daarom word die seleksiedruk in sy geheel verminder.

Natuurlike vyande vervul dus ‘n baie waardevolle rol in die bekamping van biotipe-ontwikkeling deur die seleksiedruk te verminder. Hoe groter die natuurlike vyandpopulasie, hoe kleiner die kans vir seleksie.

In die geval van die hawerluis, R. padi, bestaan daar nie weerstandbiedende kultivars nie en daarom is die produsente grootliks afhanklik van chemiese insekdoders om getalle te beheer. In hierdie geval kan die insekdoder as seleksiefaktor optree.

Weer eens, individue wat vatbaar is vir die middel sal verwyder word, terwyl dié wat oorleef uiteindelik as nuwe biotipe kan ontwikkel wat weerstandig is teen daardie insekdoder. Die beste manier om hierdie populasies te beheer, is deur gebruik te maak van insekdoders met verskillende meganismes van werking (mode of action).

Met afwisseling word die kanse op oorlewing van ‘n populasie met ‘n spesifieke geen/gene tot die minimum beperk. Natuurlike vyande sal steeds dieselfde impak kan uitoefen op hierdie oorlewende plantluise, maar binne ‘n omgewing van chemiese bespuitings, is die oorlewing van hierdie voordelige organismes nou ook in gedrang.

Die impak van die natuurlike vyande kan nie optimaal wees waar chemiese bespuitings plaasvind nie.

Opsommend

Partenogenetiese voortplanting by plantluise lei tot ‘n vinnige toename in die aantal plantluise, ook bekend as eksponensiële groei.

Wat die saak vererger, is die feit dat ‘n enkele plantluis, met die genetiese vermoë om ‘n gegewe impak te oorkom (byvoorbeeld ‘n weerstandbiedende kultivar of gifbespuiting), daardie vermoë aan haar nageslag sal oordra.

Indien hierdie nageslag toegelaat word om ongesteurd voort te plant, neem die aantal insekte met hierdie vermoë oor tyd toe en uiteindelik lei dit tot die ontstaan van ‘n nuwe biotipe.

Die veiligste en mees natuurlike manier om hierdie seleksie teen te werk, is deur die impak van natuurlike vyande. Dié vyande benut plantluise op grond van beskikbaarheid, nie genetiese samestelling nie en verlaag sodoende seleksiedruk in sy geheel.

Bewaringsbiologiese beheer moet dus deel uitmaak van enige boerdery om die genetiese weerstand in kultivars en/of die langdurige effektiwiteit van chemiese insekdoders te ondersteun.

Vir verdere navrae, kontak dr Justin Hatting by die LNR-Kleingraaninstituut by 058 307 3468 of hattingj@arc.agric.za.

Publication: September 2015

Section: Focus on