Vliv čichových stimulů na produkci feromonu u kůrovce Ips typographus

Bc. Veronika Hammerová

Master's thesis

Effect of olfactory stimuli on pheromone production in Ips typographus

Abstract:

Ips typographus (I. typographus) je jeden z nejvíce známých kalamitních škůdců smrkových porostů. Vylučováním agregačního feromonu při kolonizaci hostitele samci lákají další jedince z okolí. Na jejich počtu závisí úspěch kolonizace. Je-li strom živý a v dobré kondici je potřeba větší množství brouků k překonání jeho obranyschopnosti. Větší množství brouků produkuje kolektivně větší množství agregačního feromonu. Je možné, že brouci regulují feromonovou produkci podle potřeby, tj. v závislosti na množství feromonu v okolí kolonizovaného stromu. V části literární rešerše se diplomová práce zabývá a popisuje základní údaje a informace o čeledi kůrovců (Scolytidae), popisem rozpoznávacích znaků a bionomie konkrétního druhu Ips typographus (Linnaeus, 1758). Dále rozebírá popis tykadel a fyziologii čichového vnímání, složení a tvorbu agregačního feromonu a jeho regulaci. Cílem této práce bylo doplnit mé předchozí pilotní pokusy shrnuté v bakalářské práci: „Jsou tykadla důležitá pro regulaci produkce feromonu u Ips typographus?“ (Veronika Hammerová CZU FLD BP 2020), která přinesla zjištění, že brouci bez tykadel produkují více agregačního feromonu než brouci s tykadly. V předkládané diplomové práci jsem se pokusila o rozšíření této problematiky a zjištění, zda je produkce feromonu zpětnovazebně ovlivňována jeho přítomností v prostředí. Metodika diplomové práce je založena na kvantifikaci množství dvou hlavních feromonových komponent tj. 2–methyl–3–buten–2–olu (MB) a cis–verbenolu (cV) v extraktech střev samců pomocí plynové chromatografie s hmotnostní detekcí (GC-MS). Byly provedeny čtyři základní typy experimentů se samci s tykadly a bez nich. V prvním typu experimentu jsem porovnávala množství feromonu samců přirozeně zavrtaných ve smrkových polínkách. U druhého experimentu jsem porovnávala množství feromonu po aplikaci juvenilního hormonu. Uvedené typy experimentů byly opakováním experimentů z bakalářské práce. Třetí experiment porovnával množství feromonu ve střevech samců, u nichž byla feromonová produkce stimulována přítomností par dvou hlavních komponent pryskyřice (α-pinenu a myrcenu), které jsou uváděny jako prekurzory feromonové produkce. Čtvrtý experiment porovnával množství tvořeného feromonu u brouků vystaveným různým dávkám feromonu. Z neznámých důvodů práce nepotvrdila mé dřívější výsledky a nepřinesla jednoznačné výsledky vypovídající o tom, zda je produkce feromonu autoregulována jeho přítomností v okolí. V diskusi se zabývám kritickou analýzou, proč tomu tak bylo.

Abstract:

Ips typgraphus is one of the most known calamity pests of spruce stands. By releasing aggregation pheromone during host colonization, males attract further individuals nearby. The success of colonization depends on the numbers of beetles joining the attack. Living tree in a good contition has strong defence ability that can be overcomed by greater number of beetles. Greater number of beetles joining mass attack produce higher amount of pheromone. There is a possibility that newly arriving beetles adjust their pheromone production accordingly to pheromone amount around the attack tree. In the introductory part of my master thesis, I describe the basic data and information about the family of bark beetles (Scolytidae),the description of the species specific characteristics and bionomy of a Ips typographus (Linnaeus, 1758). The introductory part also discusses the antennal description and olfactory physiology as well as the composition and production of the aggregation pheromone, and its regulation. The aim of this work was to complete my previous pilot experiments published in my bachelor thesis: ”Do antennae play a role in regulation of pheromone production in Ips typographus?“ (Veronika Hammerová CZU FLD BT 2020). and extend the investigation of the topic by experiments aiming to figure out, whether and how exposure of beetles to pheromone and non-pheromone olfactory stimuli affects the aggregation pheromone production. The methodology was based on the quantification of the amount of two major aggregation pheromone components e.g. 2-methyl-3-buten-2-ol (MB) and cis-verbenol (cV) in the gut extracts of males using gas chromatography with mass detection (GC-MS). Four basic types of experiments were performed. The first experiment studied the pheromone production in the gut of males naturally boring in spruce logs. The second experiment investigated the pheromone production in beetles after juvenile hormone application. The third experiment determined the pheromone production in beetles exposed to resin components α-pinene and myrcene. The fourth experiment aimed to figure out, whether pheromones biosynthesis is negatively regulated by the pheromone presence in the environment. The first two experiments were repetition of those performed in my bachelor thesis, which provided evidence, that antennectomy increase the pheromone production. The latter two experimental types were novel ones and aimed to investigate how olfactory signals affect the pheromone production. For unknown reasons, the work did not bring clear results. The results are discussed along with speculation as to why this was the case.

Keywords

Ips typographus, Kůrovec, biosyntéza feromonu, feromonová produkce, agregační feromon, antennektomie, negativní zpětná vazba, prekurzory, mevalonátová cesta

Keywords

mevalonate pathway, precursors, Ips typographus, biosynthesis of pheromone, pheromone production, aggregation pheromone, antennectomy, negative feed-back, Bark beetle

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 10. 4. 2022

Thesis defence

• Supervisor: RNDr. Blanka Kalinová, CSc.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Forestry and Wood Sciences

Master programme / field:
Forestry Engineering / Forest Engineering