Juveniilihormonin vaikutus munantuotantoon ja seksuaaliseen antagonismiin koloradonkuoriaisilla

Abstract

Hormonitoiminta on yksi eliöiden säätelyjärjestelmistä. Hyönteisillä keskeisessä osassa hormonisäätelyä ovat juveniilihormonit (JH). Niiden määrä yksilöiden elimistössä säätelee monia asioita yksilöiden kehityksestä lisääntymistoimintoihin. Juuri tehokas lisääntyminen onkin eliöiden tärkeimpiä tehtäviä. Hormonitoiminta pitää yllä evoluution myötä eri lajeille ja lajiryhmille kehittyneitä erilaisia lisääntymisstrategioita: jotkin lisääntyvät harvakseltaan mutta huolehtivat poikasistaan, toiset tuottavat paljon jälkeläisiä, jotka ne jättävät selviämään yksin. Sukupuolten välillä on kuitenkin eroja optimaalisessa lisääntymisstrategiassa. Naaraat joutuvat kuluttamaan jälkeläisten tuottamiseen koiraita enemmän energiaa, minkä vuoksi koiraat voivat tuottaa hyvinkin paljon jälkeläisiä, kun taas naarailla tulee resurssiraja vastaan. Strategiaero aiheuttaa konfliktin sukupuolten välillä, mikä voi johtaa seksuaaliseen antagonismiin: tyypillisesti koiraat aiheuttavat parittelun yhteydessä haittaa naaraille oman edun tavoittelun vuoksi. JH on yksi aineista, joilla koiraat voivat säädellä naaraiden munintaa siirtämällä sitä parittelun yhteydessä naaraaseen. Selvitin tutkimuksessani JH:n roolia kovakuoriaisnaaraiden munantuotantoon: kuinka koiraiden ja naaraiden saama ylimääräinen JH-annos vaikuttaa yhtäältä naaraiden tuottamien munien määrään ja toisaalta niiden laatuun, ja pystyvätkö koiraat manipuloimaan naaraita tuottamaan enemmän munia. Käytin tutkimuslajina koloradonkuoriaisia (Leptinotarsa decemlineata), jotka ovat Suomessakin jo hieman jalansijaa saaneita tuhohyönteisiä. Aktiivinen tutkimus voi auttaa kehittämään keinoja lajin leviämisen estämiseksi. Kokeessa paritin JH- ja kontrollikäsiteltyjä koiraita ja naaraita laboratoriossa keskenään niin, että sain neljä ryhmää eri käsittely-yhdistelmin. Hypotetisoin, että ylimääräinen JH yhtäältä nostaisi naaraiden tuottamien munien määrää ja toisaalta laskisi niiden laatua. Seurasin sekä naaraiden tuottamien munien että niistä kuoriutuneiden toukkien määriä päivittäin. Tuloksista kävi ilmi, että hormonikäsittely ei vaikuta naaraiden munimien munien määrään. Naaraiden saama ylimääräinen JH laski kuitenkin munien laatua selvästi kontrolliryhmään verrattuna. Sen sijaan hypoteesille koloradonkuoriaiskoiraiden seksuaalisesta antagonismista tutkimus ei antanut tukea. Koska tutkimuksen otoskoko oli suhteellisen pieni (N = 12), ilmiötä kannattaa tutkia vielä tarkemmin.

Effects of juvenile hormone on egg production and sexual antagonism in Colorado potato beetle.

Hormonal activity is one of the control mechanisms of organisms. Juvenile hormones (JH) have a central role in the hormonal regulation of insects. Their amount in insects controls many things, ranging from development to reproduction activities. It is the efficient reproduction that is one of the most important objectives of any living organism. Hormonal activity maintains reproduction strategies that different taxa have developed over the course of evolution: some give birth to few descendants yet take care of them, others produce a large number of offspring and leave them to survive on their own. However, sexes have differences in their optimal reproduction strategies. In producing offspring, females must spend more energy than males, which is why males can produce a very large number of offspring but females are bounded by resources. This difference in strategies causes a conflict between sexes and may lead to sexual antagonism: typically, males harm their partner during copulation in order to get some benefit. JH is also one of the substances, with which males can control females’ oviposition by transferring it into females during copulation. In my research, I studied the role of JH on egg production of beetles: how an extra dose of JH affects, on one hand, the number of eggs females produce and, on the other hand, the quality of eggs, and if males are able to manipulate females to exceed their optimal egg-producing capacity. As a study species, I used Colorado potato beetles (Leptinotarsa decemlineata), an invasive species that is slowly expanding its range to Finland. Active research may help to find means to restrict the species’ expansion. In my study, I mated JH- and control-treated males and females with each other under laboratory conditions so that I had four groups with different treatment combinations. I hypothesized that the extra JH would, on one hand, raise the number of eggs females produced and, on the other hand, lower their quality. I recorded on a daily basis the number of the eggs the females produced and the number of the larvae that hatched from the eggs. The results showed that the JH treatment had no effect on the number of eggs the females laid. However, the extra JH the females received, significantly decreased the quality of eggs compared with the control group. The hypothesis about sexual antagonism was, however, not supported. Due to the rather small sample size (N = 12), the phenomenon warrants further studies.