UEF väitös 19.9.: Kasvinsyöjähyönteisten isäntäkasvin vaihdot vaikuttavat ravintoverkkojen monimuotoisuuteen

Väitös biologian alalta

Väittelijä: FM Sanna Leppänen

Aika ja paikka: 19.9.2014 klo 12, Natura-rakennus, Auditorio N100, Joensuun kampus

Kasvit, kasvinsyöjähyönteiset ja hyönteisloiset kattavat suurimman osan maapallolla kuvatuista lajeista. Sen sijaan tekijöistä, jotka ovat johtaneet näiden monimutkaisten ravintoverkkojen syntyyn, on vähän tietoa. Filosofian maisteri Sanna Leppäsen väitöstutkimuksen mukaan kasvinsyöjähyönteisen ravintokasvilla on suuri merkitys ravintoverkoissa, sillä sahapistiäiset lajiutuvat kasvien mukaan. Lisäksi hyönteisloiset eli parasitoidit ovat avainasemassa hyönteisten lajiutumisessa, sillä ne voivat saada kasvinsyöjähyönteisen vaihtamaan isäntää. Kasvinsyöjähyönteisten monipuolistuminen vaikuttaa puolestaan parasitoidiyhteisöjen lajiutumiseen. Toistuvat isäntään liittyvät vaihdot saattavat selittää, miksi kasvit, hyönteiset ja parasitoidit muodostavat monimuotoisia ravintoverkkoja.

Tutkimuksessa käytettiin DNA:n sekvensointia eli tutkittiin nukleidihappojen järjestystä, minkä avulla saatiin tietoa sahapistiäisten sekä niiden hyönteisloisten lajiutumisesta. Useimmat sahapistiäiset, jotka elävät kasvien lehtikoverteissa ja äkämissä, ovat erikoistuneet hyödyntämään vain yhtä tai muutamaa ravintokasvia. Siksi tämä kasvinsyöjähyönteinen soveltuu hyvin ekologista lajiutumista käsitteleviin tutkimuksiin. Koverre syntyy lehteen, kun esimerkiksi sahapistiäinen tekee ontelon lehtisolukkojen väliin, ja äkämä on esimerkiksi pistiäisen aiheuttama kasvin kasvuhäiriö. Sahapistiäisen toukka elää äkämän sisällä, joka tarjoaa suojaa ympäristöä ja vihollisia vastaan.

Kasvilaji määrittää kasvinsyöjähyönteisten lajiutumista

Kasvien ja kasvinsyöjähyönteisten väliset yhteydet ovat epävakaita ja isännänvaihtoja lähisukuisten kasvien välillä tapahtuu usein. Nykyiset vuorovaikutussuhteet kasvien ja hyönteisten välillä ovat kehittyneet viiveellä, sillä tutkimuksen mukaan lehtikoverteissa elävät sahapistiäiset olivat lajiutuneet isäntäkasviensa jälkeen. Sahapistiäisten isännänvaihdot ovat tapahtuneet pääsääntöisesti vain muutaman kasvisuvun välillä.

Äkämissä eläviä sahapistiäisiä tutkittaessa selvisi, että kasvilajien merkitys kasvinsyöjähyönteisten lajiutumiselle on suuri, sillä tutkimuksessa havaittiin sahapistiäisillä selvää geneettistä ryhmittymistä pajulajin mukaan. Geneettinen erilaistuminen isännän mukaan ei kuitenkaan ole täysin toistettavissa, sillä erittäin läheistä sukua olevilla ja samoilla pajuilla elävillä sahapistiäissuvulla löytyy eroja siinä, miten ne käyttävät elinympäristöään.

Perimän tutkiminen antaa tietoa monimutkaisista ravintoverkoista

DNA-lajitunnisteet osoittautuivat tehokkaaksi keinoksi tutkia äkämissä elävien sahapistiäisten parasitoidiyhteisöjä, sillä kasvatettujen aikuisten ja toukkien DNA:n sekvensoinnin avulla saatiin lähes kaikki loistoukat määritettyä. Kasvinsyöjähyönteisillä tapahtuneet isäntäkasvien vaihdot eivät vaikuta pelkästään kasvinsyöjien monipuolistumiseen, vaan myös niiden vihollislajit voivat monipuolistua isännänvaihdon jälkeen. Toisilla hyönteisillä elävät parasitoidit voivat aiheuttaa kasvinsyöjien siirtymisen uudelle ravintokasville, jos ne etsivät uhrejaan ravintokasvin perusteella. Uusi ravintokasvi tarjoaa silloin kasvinsyöjähyönteiselle vihollisista vapaan vyöhykkeen, jolle siirtyminen voi johtaa uuden hyönteislajin syntymiseen. Parasitoidit saattavat kuitenkin seurata uhriensa perässä, mikä puolestaan johtaa parasitoidien monipuolistumiseen. Tutkimuksessa havaittiin parasitoidien seuranneen äkämissä eläviä sahapistiäisiä uuteen elinympäristöön, mikä on johtanut ainakin kahden parasitoidin lajiutumiseen.

Lehtikoverteissa ja äkämissä eläviin sahapistiäisiin paneutunut tutkimus osoittaa, että parasitoidit ovat tärkeitä hyönteisten lajiutumista edistäviä tekijöitä, ja että ne voivat saada aikaan isännänvaihtoja kasvinsyöjähyönteisillä. Samaan aikaan kasvinsyöjähyönteisten monipuolistuminen vaikuttaa parasitoidiyhteisöjen lajiutumiseen. Kasvien, hyönteisten ja parasitoidien muodostamat monimutkaiset ravintoverkot voivat selittyä toistuvasti tapahtuvilla isäntäkasvien vaihdoilla.

Filosofian maisteri Sanna Leppäsen väitöskirja Effects of Host-plant Use on Speciation and Parasitoid Community Structure in Internal-feeding Sawflies tarkastetaan Itä-Suomen yliopiston luonnontieteiden ja metsätieteiden tiedekunnassa. Vastaväittäjänä on professori Niklas Wahlberg Turun yliopistosta ja kustoksena apulaisprofessori Tommi Nyman Itä-Suomen yliopistosta.

Väittelijän painokelpoinen kuva löytyy osoitteesta: http://www.uef.fi/vaitoskuvat

Lisätietoja: Sanna Leppänen, p. 050 3697 284, sanna.leppanen (at) uef.fi

Puhelinnumeroa ei saa julkaista.

Yrityksestä

Itä-Suomen yliopisto on yksi Suomen suurimmista tiedeyliopistoista. Yliopiston toiminnassa korostuu monitieteisyys. Opetusta on yli sadassa pääaineessa. Tasokkaan opetuksen lisäksi yliopisto tarjoaa opiskelijoilleen nykyaikaisen opiskeluympäristön, jota kehitetään jatkuvasti. Yliopistolla on kampukset Joensuussa, Kuopiossa ja Savonlinnassa. Tiedekuntia on neljä: filosofinen tiedekunta, luonnontieteiden ja metsätieteiden tiedekunta, terveystieteiden tiedekunta sekä yhteiskuntatieteiden ja kauppatieteiden tiedekunta. Yliopistossa on noin 15 000 opiskelijaa ja se työllistää lähes 2 800 henkilöä.

Yhteyshenkilöt

  • Itä-Suomen yliopisto
    Joensuu / Kuopio / Savonlinna
    http://www.uef.fi
  • Joensuun kampus
    Yliopistokatu 2, PL 111, 80101 Joensuu
  • Kuopion kampus
    Yliopistonranta 1, PL 1627, 70211 Kuopio
  • Savonlinnan kampus
    Kuninkaankartanonkatu 5-7, PL 86, 57101 Savonlinna

Tilaa