Энтомолог Службы сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США Гэри Путерка (Gary Puterka) установил, что опасный инвазивный вредитель – тля Diuraphis noxia – на полях США образует гибриды с местными видами.
В русской энтомологической литературе Diuraphis noxia называется ячменной тлей, в США она известна как «русская пшеничная тля» (Russian wheat aphid). Исконно она обитала не только в русских степях, но и в странах юго-западной Азии, а с начала XX века этот вид стал распространяться по полям различных континентов. Сейчас ее нет только в Австралии и Антарктиде. Питается она не только ячменем и пшеницей, но также и овсом и некоторыми дикими злаками. Листья поврежденного тлей растения засыхают и скручиваются. Тля выделяет также токсин, под действием которого злак приобретает белую, желтую или красноватую окраску. В 1980 году ячменная тля было впервые обнаружена в Мексике, а в 1986 году проникла в США и Канаду. Ущерб, нанесенный с тех пор этим насекомым сельскому хозяйству США, оценивается в 850 миллионов долларов.
Гэри Путерка изучил геномы тлей из разных районов США и установил, что тля образует несколько штаммов, причем сорта пшеницы, которые высаживались как устойчивые к этому вредителю, на самом деле проявляют устойчивость только к одному из штаммов. Так, в 2003 году генетический тип ячменной тли RWA2 вызвал массовое поражение пшеницы на полях Колорадо.
За лето сменяется несколько поколений тли, состоящих из партеногенетически размножающихся самок. К осени среди насекомых появляются самцы, благодаря которым происходит половое размножение, и появляется зимующее поколение. В 2013 году ученые обнаружили, что во время осеннего сезона в западном Колорадо ячменная тля часто заселяет злак житняк гребенчатый (Agropyron cristatum), который тоже в свое время был занесен из России. На этом же растении обитает местный родственный вид тлей (Diuraphis tritici). Ученые предположили, что между этими насекомыми возможна гибридизация.
Проверка этой гипотезы была проведена в лаборатории Гэри Путерки. Он установил, что самцы американского вида тли действительно могут оплодотворять самок “русского” вида. Появляющееся на свет потомство, возможно, окажется более адаптивным и более опасным для посевов, чем родительские виды. Гэри Путерка протестировал гибридных тлей на шестнадцати сортах ячменя и пшеницы, которые считались устойчивыми к Diuraphis noxia. Новое поколение тлей оказалось способным питаться двумя сортами каждого из злаков.
Ученый полагает, что новые способности гибридных тлей объясняются рекомбинацией генов в ходе полового размножения. Генетические изменения могли повлиять на свойства белков слюны этих насекомых, которые, в свою очередь, определяют, какими растениями они могут питаться.
Одновременно Гэри Путерка обнаружил, что гибридные тли имеют и слабые стороны. Лишь малая часть их дает поколения потомков, доходящие до стадии полового размножения. Но, как отмечает ученый, за лето одна самка порождает множество потомков партеногенетически, так что ущерб от гибридных тлей может оказаться велик. Ученый считает, что пристальный мониторинг ячменных и пшеничных полей может привести к обнаружению новых генетических типов и гибридных форм этого вредителя.
Работу ученого опубликовал журнал Journal of Economic Entomology.
