Växtsjukdomars spridningsvägar kartläggs med nya matematiska modeller

Forskare vid Helsingfors universitet har kombinerat data om växtsjukdomen mjöldagg med uppgifter om vägnät och växtbestånd för att kartlägga hur mjöldaggens sporer sprider sig i naturen.

Resultatet visar att de mjöldaggsepidemier som får sin början vid vägkanter är större och mer utdragna än de epidemier som brutit ut på en äng eller vid ett annat ställe på längre avstånd från trafikleder. Det här beror på att trafiken virvlar upp sporerna kring vägkanten.

– Spridningsprocessen avgör var sjukdomen dyker upp och hur stor epidemin blir. Medan sjukdomar hos människor sprids via sociala nätverk, sprids växtsjukdomar t.ex. längs vattendrag och flodstränder, via flyttfåglars rutter och flygtrafikleder eller, som i mjöldaggens fall, med luftströmmar. Kunskap om dessa processer hjälper oss att förstå växtsjukdomarnas förekomst och biologi, säger forskardoktor Elina Numminen vid Helsingfors universitet.

Mjöldagg är en ofta förekommande växtsjukdom som angriper blad, stjälkar och frukter med en vit mjöllik beläggning. Sjukdomen kan orsaka omfattande skador på bl.a. fruktträd och stråsädesslag. För att få fram dess spridningsmönster kombinerade forskarna data om växtsjukdomen med uppgifter om vägnät och växtbestånd.

– Att kombinera de stora mängderna data var en utmaning. Det krävde både nya statistiska modeller och räknekraft som vi inte hade tillgång till för tio år sedan.

Resultatet är en exaktare bild av mjöldaggens spridningsmönster och en metod som även kan användas t.ex. för att studera nytillkomna, invasiva eller utrotningshotade arter.

– I nuläget baserar sig många bedömningar av t.ex. utrotningshotade arter på enkla statistiska analyser. Genom att införa ekologisk realism som återspeglar verkligheten i naturen i de statistiska modellerna får vi en mer tillförlitlig analys. Det är viktigt när vi försöker förutspå framtida miljöförändringar.

Värdefull långtidsdata från Åland

Undersökningen granskar en variant av mjöldagg som lever som parasit på örten svartkämpar (Plantago lanceolata). Materialet har samlats in på Åland under flera års tid av Anna-Liisa Laine, professor i ekologi vid Helsingfors universitet.

Svartkämpe är huvudföda åt ängsnätfjärilen (Melitaea cinxia) som i över tjugo år har lockat finländska biologer till Åland, särskilt för att studera hur populationer utplånas och hur nya populationer uppstår.

Den orange-svarta schackmönstrade fjärilen trivs på ängar och betesmarker och har på grund av jordbrukets mekanisering stadigt tappat livsrum och minskat i antal. I Finland förekommer fjärilen endast på Åland och räknas som starkt hotad.

Tack vare den mångåriga forskningen om fjärilen och dess levnadsvillkor har forskarna ett omfattande material även om svartkämparnas biologi, utbredning och växtsjukdomar till sitt förfogande.

Undersökningen presenteras i en vetenskaplig artikel i tidskriften PLOS Computational Biology

Numminen E, Laine A-L (2020) The spread of a wild plant pathogen is driven by the road network. PLoS Comput Biol 16(3): e1007703. https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1007703

För mer information: forskardoktor Elina Numminen, tel +358 408253322 e-post elina.numminen@helsinki.fi