איפיון מולקולרי של חיפושיות ופרפראים נוברי עצה בישראל, ובזיהוי גנים הייחודיים להתפתחותה של החיפושית קפנודיס אפל

קפנודיס אפל. צילום: עוז ריטנר

נדין סנטנה-מגל, המחלקה לזואולוגיה, אוניברסיטת תל אביב
עבודה לשם קבלת תואר מוסמך
מנחה: ד"ר נטע דורצ'ין, המחלקה לזואולוגיה, אוניברסיטת תל אביב; פרופ' צבי מנדל ופרופ' מוראד גאנים, מכון וולקני


חרקים נוברי שלד העץ נחשבים למזיקים קשי הדברה הפוגעים בעצי פרי, נוי ויער. בישראל מזיקים אלו מיוצגים בעיקר על ידי עשרה מיני חיפושיות, בעיקר ממשפחות היקרוניתיים והברקניתיים, ומספר מיני פרפאים, בעיקר ממשפחות הססעציים והזכוכעשיים. הזחלים של חרקים אלה מאכלסים את הגזע, הענפים ושורשי העץ, ולעיתים מספר מינים ניזונים מאותו עץ במקביל. זיהוי מין החרק חשוב לשם הבנת רמת הנזק וקביעת ממשק הטיפול הנדרש, אך החרקים מאותרים בדרך כלל בדרגת הזחל אשר אותה אין כמעט אפשרות לזהות באופן מורפולוגי. אי לכך קיים צורך קריטי בפיתוח שיטה מהירה לזיהוי דרגות ההתפתחות של מינים אלה. במחקר זה השתמשתי בגן המיטוכונדריאלי ( Cytochrome oxidase I (COI שאותו ריצפתי מ-222 מיני חרקים נוברי עץ ליצירת דגם חיתוך אופייני עבור כל מין באמצעות האנזים Bfal. אני מעריכה כי ניתן לזהות את מין החרק באמצעות שיטה זו, בשילוב עם ידע מוקדם על טיפוס הזחל (ברקנית או יקרונית). שיטה זו מהירה ונגישה ליישום בכל מעבדה המעוניינת לספק שירותי זיהוי מולקולרי.

בעבודה זו התמקדתי במיוחד בקפנודיס אפל (Capnodis tenebrionis), מין של חיפושית ממשפחת הברקניתיים (Coleoptera: Buprestidae), המהווה את אחד המזיקים הקשים ביותר של עצי פרי גלעיניים בדרום אירופה, אגן הים התיכון והמזרח התיכון. ביצעתי מחקר מולקולרי פילוגיאוגרפי על אוכלוסיות של קפנודיס אפל המתבסס על שלושה גנים:  COI, ITS2, 16S, במטרה להבין תהליכים אבולוציוניים במין זה. שילוב של אנליזה בייסיאנית ואנליזת ML הראו כי אוכלוסיות הקפנודיס נחלקות לארבע קבוצות גנטיות שביניהן מרחקים גנטיים גדולים, וכי מקור המין כנראה באזור טורקיה. כ- 45% מהשוואות המרחקים הגנטיים בין כל שני פרטים באנליזה הצביעו על מרחק גנטי הגדול מ-5%, תוצאה המרמזת על כך שקפנודיס אפל מהווה למעשה קומפלקס של מינים קריפטיים.

קפנודיס אפל נחקר באופן אינטנסיבי בהקשר להיבטים ממשקיים ואקולוגיים, אך המידע  הגנומי על המין לוקה בחסר, ולכן כמעט לא ידוע דבר על תהליכי רגולציה מולקולרית של התפתחות ומטבוליזם במין זה. לשם השלמת מידע זה ביצעתי אנליזת טרנסקריפטום שכללה יותר מ-40 מיליון קריאות ששימשו להגדרת 40,479 גנים פוטנציאלים (unigenes). מתוך מידע זה הרכבתי עשר ספריות לביטוי גנים [digital gene expression (DGE)] והשוויתי את פרופיל ביטוי הגנים בין דרגות התפתחות שונות של קפנודיס אפל ובין זחלים שגודלו מצמחים פונדקאים שונים. מזיהוי הגנים הייחודיים לכל דרגת התפתחות התקבל כי בדרגת הביצה נצפה המספר הקטן ביותר של גנים ייחודיים בעוד שבדרגת הבוגר התקבל המספר הגבוה ביותר. כמו כן, בכל דרגה זיהיתי גנים שביטויים נבדל משמעותית ביחס לשאר הדרגות, ואשר יכולים להוות מטרה להשתקת גנים במין זה כחלק מממשק הדברה. השוואה של ביטוי גנים בין זחלים שניזונו מצמחים פונדקאים שונים או מתזונה מלאכותית הראתה שקיים דמיון רב בין זחלים שניזונו על שקד, משמש, דובדבן ונקטרינה, שנבדלו זה מזה רק בגנים הקשורים למטבוליזם. לעומת זאת, בזחלים שניזונו משזיף היה ביטוי שונה וגבוה בהרבה של גנים הקשורים למטבוליזם, ככל הנראה בשל הרכב רקמת הצמח. דמיון נמוך במיוחד התקבל בין זחלים שניזונו מתזונה מלאכותית לזחלים שניזונו מהצמחים הפונדקאים, כאשר בזחלים שניזונו מתזונה מלאכותית נצפה ביטוי גנים הקשורים למסלולים ביולוגים שונים לחלוטין, ממצא המהווה כנראה אינדיקציה להתאמתם המועטה של הזחלים למזון מלאכותי.

לסיכום, הכלים שפיתחתי והמסקנות אליהן הגעתי במחקר זה עשויים להקל על תהליך קבלת החלטות הקשורות לממשק ההדברה של חרקים נוברי עץ, ולעזור בפיתוח שיטות חדשניות לניטור והדברה של קפנודיס אפל בפרט.

תכנים