侵略的雑草に対する局所的なアブラムシ種の侵入は、異なる管理システムの下で最も近い作物のウイルス感染に影響を与える-予備的研究

Local Aphid Species Infestation on Invasive Weeds Affects Virus Infection of Nearest Crops Under Different Management Systems - A Preliminary Study.

• Attila-Károly Szabó
• Éva Várallyay
• Emese Demian
• Anna Hegyi
• Zsuzsanna Nagyné Galbács
• József Kiss
• János Bálint
• Hugh D Loxdale
• Adalbert Balog

抄録

本研究では、高投入圃場（HIF）と低投入圃場（LIF）の条件で栽培された作物を対象に、肥料や農薬の有無にかかわらず、最も重要な侵略的雑草種とそれに関連するウイルス媒介アブラムシの個体数密度を検出するための現地調査を実施した。最も頻度の高い侵略的雑草種は、一年草の fleabane（L.）、カナディアン・ホースウィード（L.）、カナディアン・ゴールデンロッド（L.）であった。これらの種は主にアブラムシを宿主としており、両管理システムの下では、これらの種は主にアブラムシを宿主としていた。LIF条件での13％の高いカバー率は、HIF条件と比較して30％の高い豊富さと∼85％の高い豊富さをもたらした。作物植物および侵略的雑草におけるウイルス感染の発生率を明らかにするために、small RNA のハイスループットシーケンシングを実施した。バイオインフォマティクス解析と独立した検証方法を組み合わせた結果、6種類のウイルスが存在することが明らかになったが、LIF条件とHIF条件では顕著に異なるパターンを示した。これらのウイルスが侵略的雑草や作物植物に症状を示さずに存在することは、侵略的雑草管理に現在採用されている手法に新たなアプローチを採用する必要性を裏付けている。これらの知見はまた、低投入・高投入の両方の管理システムにおいて、侵略的雑草が局所的なアブラムシ種の宿主となり、植物病原性ウイルスのリザーバーとなる可能性を示唆している。このような観点から、今回明らかになったように、局地的なアブラムシ種が媒介するウイルスは管理システムによって異なることが判明した。全体として、本研究は試験的なものであり、アブラムシの個々のウイルス媒介についてはまだ直接検証する必要があることを 認めます。それでも、この分野への最初の貢献の一つであり、将来的には同様の応用研究への道を開くことになるでしょう。

In the present study, we conducted field surveys to detect the population density of the most important invasive weed species and their associated virus vectoring aphids in crops grown under high input field (HIF) vs. low-input field (LIF) conditions, with and without fertilizers and pesticides. The most frequent invasive weed species were annual fleabane, (L.), Canadian horseweed, (L.) and Canadian goldenrod, (L.). These species were predominantly hosts of the aphids and under both management systems. The 13% higher coverage of under LIF conditions resulted in a 30% higher abundance and ∼85% higher abundance compared with HIF conditions. To reveal the incidence of virus infection in crop plants and invasive weeds, high-throughput sequencing of small RNAs was performed. Bioinformatics analysis combined with independent validation methods revealed the presence of six viruses, but with strikingly different patterns under LIF and HIF conditions. Their presence without symptoms in invasive weeds and crop plants supports the necessity of employing new approaches to those currently employed in invasive weed management. These findings also suggest that invasive weeds could serve as hosts for local aphid species and reservoirs for plant pathogenic viruses, both under low and high input management systems. In this light, as here demonstrated, viruses transmitted by local aphid species were found to differ between the management systems; hence, the importance of and as virus vectors in particular clearly needs to be re-evaluated. Altogether, we accept that the present study is a pilot one and individual virus vectoring of aphids still needs to be directly tested. Even so, it represents one of the first contributions to this particular area, and thereby paves the way for further similar applied research in the future.

Copyright © 2020 Szabó, Várallyay, Demian, Hegyi, Galbács, Kiss, Bálint, Loxdale and Balog.