DOI: 10.14457/tu.the.2017.654
title: การศึกษาแบคทีเรีย Wolbachia ในเพลี้ยจักจั่นหลังขาว (Yamatotettix flavovittatus Matsumura)

description: โรคใบขาวเป็นโรคที่สำคัญที่สุดของอ้อย เกิดจากเชื้อไฟโตพลาสมา โดยมีเพลี้ยจักจั่นลายจุดสีน้ำตาล (Matsumuratettix hiroglyphicus (Matsumura)) และเพลี้ยจักจั่นหลังขาว (Yamatotettix flavovittatus Matsumura) เป็นแมลงพาหะ ในปัจจุบันการควบคุมการระบาดของโรคต้องใช้หลายแนวทางร่วมกัน ซึ่งการควบคุมแมลงพาหะจึงเป็นเป้าหมายหนึ่งที่สำคัญในการลดการแพร่ระบาดของโรคใบขาวอ้อย ปัจจุบันมีการศึกษาประยุกต์ใช้แบคทีเรียโวลบาเชีย (Wolbachia) เพื่อควบคุมแมลงศัตรูหลายชนิด เนื่องจาก Wolbachia เป็นแบคทีเรียร่วมอาศัยประเภททุติยภูมิที่จัดเป็นปรสิตทางการสืบพันธุ์ โดยสามารถชักนำให้เกิดการเข้ากันไม่ได้ของไซโตพลาสซึม (cytoplasmic incompatibility) ทำให้เกิดการตายของเอ็มบริโอหรือไข่ของแมลงไม่ฟัก งานทดลองนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อตรวจหาแบคทีเรีย Wolbachia ในเพลี้ยจักจั่นพาหะนำโรคใบขาวอ้อย การทดลองในส่วนที่ 1 การตรวจหา Wolbachia ในประชากรธรรมชาติของเพลี้ยจักจั่นพาหะนำโรคใบขาวอ้อยด้วยเทคนิค Polymerase Chain Reaction (PCR) โดยใช้ไพรเมอร์ 2 ชุด ที่จำเพาะเจาะจงในส่วนของยีน 16S rRNA (Ribosomal RNA) และ wsp (Wolbachia surface protein) ผลการตรวจหา Wolbachia ในเพลี้ยจักจั่นหลังขาวด้วยไพรเมอร์16S rRNA พบว่ามีอัตราการติดเชื้อ Wolbachia อยู่ในช่วง 2.5-100% ขึ้นอยู่กับพื้นที่ที่เก็บตัวอย่าง ส่วนผลการตรวจหาด้วยไพรเมอร์ wsp พบว่ามีอัตราการติดเชื้อ Wolbachia อยู่ในช่วง 0-95% ขึ้นอยู่กับพื้นที่ที่เก็บตัวอย่างเช่นกัน แต่การตรวจหา Wolbachia ด้วยไพรเมอร์ดังกล่าวในเพลี้ยจักจั่นลายจุดสีน้ำตาลพบว่าตรวจไม่พบ Wolbachia การทดลองในส่วนที่ 2 การตรวจหา Wolbachia ในระยะการเจริญเติบโตต่าง ๆ ของเพลี้ยจักจั่นพาหะนำโรคใบขาว พบว่าการตรวจหา Wolbachia ในเพลี้ยจักจั่นหลังขาวด้วยไพรเมอร์ 16S rRNA ตรวจพบ Wolbachia ในระยะไข่ 82.5% และตัวอ่อนวัย 1 ถึง 5 ตรวจพบ 92.5 97.5 90 87.5 และ 92.5% ตามลำดับ เมื่อตรวจหา Wolbachia ด้วยไพรเมอร์ wsp ตรวจพบ Wolbachia ในระยะไข่ 60% และตัวอ่อนวัย 1 ถึง 5 ตรวจพบ 60 77.5 90 90 90 และ 87.5% ตามลำดับ อย่างไรก็ตามระยะไข่และตัวอ่อนของเพลี้ยจักจั่นลายจุดสีน้ำตาลตรวจไม่พบ Wolbachia เช่นเดียวกับระยะตัวเต็มวัยการทดลองในส่วนที่ 3 การศึกษาลำดับนิวคลีโอไทด์ในส่วนยีนดังกล่าวของ Wolbachia พบว่าลำดับนิวคลีโอไทด์ของยีน 16S rRNA ทั้ง 15 ตัวอย่างมีค่าความเหมือน 99% กับ Wolbachia ในแมลงหวี่ขาว (Bemisia tabaci) (accession no. AY850932) ส่วนลำดับนิวคลีโอไทด์ของยีน wsp พบว่า 9 ตัวอย่าง มีค่าความเหมือน 98% กับ Wolbachia ในเพลี้ยกระโดด (Nilaparvata muiri) (accession no. GU289811) และ 6 ตัวอย่าง มีค่าความเหมือน 99% กับ Wolbachia ในเพลี้ยไก่แจ้ (Bactericera cockerelli) (accession no. KM267306) เมื่อนำลำดับนิวคลีโอไทด์ในส่วนของยีน 16S rRNA และ wsp มาวิเคราะห์สายสัมพันธ์ทางวิวัฒนาการ พบว่า Wolbachia ที่อาศัยอยู่ในเพลี้ยจักจั่นหลังขาวเป็น Wolbachia ที่จัดอยู่ในกลุ่ม supergroup B การทดลองในส่วนที่ 4 การศึกษาแหล่งอาศัยของ Wolbachia ด้วยเทคนิค Fluorescent in situ hybridization (FISH) ในเพลี้ยจักจั่นหลังขาว พบว่า Wolbachia จะอาศัยอยู่อย่างอิสระในไซโตพลาสซึมของไข่และท่อนำไข่ของเพศเมีย ส่วนในระยะตัวอ่อนวัย 2 พบว่า Wolbachia จะอาศัยอยู่บริเวณ Bacteriome ร่วมกับ Candidatus Sulcia muelleri (แบคทีเรียชนิดปฐมภูมิที่อาศัยอยู่ในส่วนของ Bacteriome สามารถพบได้ในแมลงที่อยู่อันดับย่อย Auchenorrhyncha) และยังตรวจพบ Wolbachia บริเวณลำไส้และส่วนท้อง จากผลการตรวจพบ Wolbachia ในทุกระยะการเจริญเติบโตด้วยเทคนิค PCR และตรวจพบในไข่และท่อนำไข่ด้วยเทคนิค FISH จึงสรุปได้ว่า Wolbachia ในเพลี้ยจักจั่นหลังขาวสามารถถ่ายทอดจากรุ่นพ่อแม่สู่รุ่นลูกได้โดยผ่านทางไข่การทดลองในส่วนที่ 5 การศึกษาบทบาทของ Wolbachia ต่อเพลี้ยจักจั่นหลังขาวด้วยการจับคู่ผสมพันธุ์ที่มีการติดเชื้อ Wolbachia แตกต่างกัน พบว่าคู่ผสมระหว่างเพศเมียกับเพศผู้ที่ไม่มี Wolbachia และเพศเมียกับเพศผู้ที่มี Wolbachia มีจำนวนไข่และอัตราการฟักไข่สูงสุดอย่างมีนัยสำคัญคือมากกว่า 60% ขณะที่คู่ผสมระหว่างเพศเมียที่ไม่มี Wolbachia กับเพศผู้ที่มี Wolbachia มีจำนวนไข่ไม่แตกต่างกัน แต่มีเปอร์เซ็นต์การฟักไข่ต่ำสุดเพียง 22% การศึกษาการถ่ายทอด Wolbachia จากรุ่นพ่อแม่สู่รุ่นลูกของเพลี้ยจักจั่นหลังขาวแต่ละคู่ผสม พบว่ารุ่นลูกของคู่ผสมเพศเมียกับเพศผู้ที่มี Wolbachia และคู่ผสมเพศเมียที่มี Wolbachia กับเพศผู้ที่ไม่มี Wolbachia ตรวจพบ Wolbachia 100% ส่วนรุ่นลูกของคู่ผสมระหว่างเพศเมียกับเพศผู้ที่ไม่มี Wolbachia และคู่ผสมระหว่างเพศเมียที่ไม่มี Wolbachia กับเพศผู้ที่มี Wolbachia ตรวจไม่พบ Wolbachia ดังนั้นจึงสรุปว่า Wolbachia สามารถชักนำให้เกิดการเข้ากันไม่ได้ของไซโตพลาสซึมในเพลี้ยจักจั่นหลังขาวได้ จากผลการศึกษาดังกล่าวคาดว่าบทบาทของ Wolbachia ต่อเพลี้ยจักจั่นหลังขาวคือชักนำให้เกิดการเข้ากันไม่ได้ของไซโตพลาสซึมและสามารถถ่ายทอดผ่านจากแม่สู่รุ่นลูกได้ งานวิจัยนี้จึงอาจเป็นแนวทางนำไปสู่การศึกษาถึงความเป็นไปได้ในการใช้ Wolbachia เพื่อควบคุมเพลี้ยจักจั่นพาหะนำโรคใบขาวอ้อยในอนาคต