Lammin Ympäristötutkimuksen Säätiö myönsi vuonna 2013
stipendin Pro Graduani varten Helsingin yliopistossa, aiheenani ravintokasvin
vaikutus täpläverkkoperhosen (Melitaea
cinxia) toukan kehitykseen ja suolen mikrobiotan koostumukseen. Pro gradu –
työni oli osa Helsingin yliopiston Metapopulaatiobiologian tutkimuskeskuksen jo
parikymmenvuotista täpläverkkoperhostutkimusta.
Työni tarkoituksena oli selvittää kahden eri ravintokasvin,
heinäratamon (Plantago
lanceolata) ja
tähkätädykkeen (Veronica spicata) vaikutusta täpläverkkoperhosen toukkien kehitykseen ja
suolen mikrobiotan koostumukseen. Tutkin sekä
diapaussia edeltävän ravintokasvin että diapaussin jälkeisen ravintokasvin
vaikutusta toukkien kasvuun kokeella, missä isot täyssisaruksista koostuvat
toukkaryhmät jaettiin useisiin eri käsittelyihin. Kasvatuskokeet suoritin
Lammin biologisen aseman perhoshallilla.
Aiemmin täpläverkkoperhosta tavattiin myös Manner-Suomessa,
josta laji hävisi 1970-luvulla. Nykyisin lajia tavataan enää Ahvenanmaan
pääsaarella ja muutamilla suuremmilla lähisaarilla. Ravintokasvit rajaavat
kasvupaikoillaan täpläverkkoperhosen esiintymisen selkeärajaisille
elinympäristölaikuille, kedoille ja niityille.
Aikuiset perhoset lentävät kesäkuun alkupuolelta heinäkuun
alkupuolelle. Naaraat munivat keskimäärin 160 munan ryhmiä jommallekummalle
toukkien ravintokasveista. Munaryhmien koko pienenee munintakertojen
lisääntyessä ja naaraan vanhetessa. Kahden -kolmen viikon kuluttua muninnasta
toukat kuoriutuvat ja kutovat suojakseen seittiverkon. Ne viettävät koko
toukka-aikansa tiiviinä perheryhmänä pääosan ajasta seittipesän suojissa, missä
ne ovat turvassa huonoilta sääoloilta ja rauhassa nahanluontien ajan.
Ensimmäisenä kesänä toukat luovat nahkansa neljä kertaa, ja ne ovat valmiita
talvehtimaan viidennessä toukkavaiheessa syyskuun alussa. Diapaussia varten ne
kutovat tiiviin, paperimaisen seittipussin. Toukat aloittavat ruokailunsa
keväällä maalis-huhtikuun taitteessa, heti isäntäkasvien kasvukauden alettua.
Kehityksen edetessä toukat hajaantuvat pienempiin osaryhmiin, viimeisessä
toukkavaiheessaan ne ovat liikkuvampia ja viettävät enemmän aikaa yhä
pienemmissä ryhmissä. Yleensä täpläverkkoperhosella on seitsemän
toukkavaihetta, mutta tietyissä oloissa niitä voi olla kahdeksan. Viimeisen toukkavaiheensa
päätteeksi ne koteloituvat toukokuussa kiinnittyneinä kasviin lähelle maan
pintaa. Kotelovaiheen kesto on kahdesta kolmeen viikkoa, koiraat kuoriutuvat
hieman naaraita aiemmin.
Kokeessa käyttämieni toukkien vanhemmat oli kerätty Ahvenanmaalta
elo-syyskuussa 2011. Diapaussitoukat talvehtivat syyskuusta huhtikuun
loppupuolelle Lammin biologisella asemalla
olosuhdekaapissa. Keväällä 2012 toukat kasvatettiin aikuisiksi. Aikuiset
perhoset vapautettiin kuoriutumisen jälkeen 1800 m² ulkohäkkiin. Häkkiin
vapautettiin noin kaksisataa naarasta ja kaksisataa koirasta, joiden
käyttäytymistä, paritteluja ja munintoja seurattiin päivittäin. Jokaiselta
naaraalta kerättiin kaksi munaryhmää, jotka kasvatettiin viidenteen
toukkavaiheeseen, minkä jälkeen ne laitettiin diapaussiin. Toinen
toukkaryhmistä ruokittiin tähkätädykkeellä ja toinen heinäratamolla. Toukkien kehitysnopeus kuoriutumisesta diapaussiin mitattiin
ja toukkaperheen kokonaispaino punnittiin, minkä
perusteella laskettiin keskimääräinen toukkapaino. Toukat talvehtivat diapaussissa
olosuhdekaapissa. Näistä toukista valittiin
koetoukat minun Pro Gradu- tutkimukseen.
Kokeeseen valittiin kuusisataa toukkaa kymmeneltä naaraalta,
joista viisi oli lähtöisin heinäratamoalueelta ja viisi tähkätädykealueelta.
Jokaiselta naaraalta valittiin toukkia kahdesta eri toukkaryhmästä, joista
toinen oli kasvatettu ennen diapaussia heinäratamolla
ja toinen tähkätädykkeellä. Tässä vaiheessa erilaisia ryhmiä oli siten neljä.
Diapaussin jälkeen ryhmät jaettiin edelleen kahteen ryhmään,
joista toista kasvatettiin heinäratamolla ja toista tähkätädykkeellä. Erilaisia
ravintokasviryhmiä on molemmille alkuperäryhmille neljä, eli yhteensä kokeessa
oli kahdeksan erilaista ryhmää. Jokaisen naaraan jälkeläisiä oli
tutkimuksessa mukana kahdesta perheestä, eli yhteensä kuusikymmentä toukkaa.
Näillä kuudellakymmenellä toukalla voi olla syntymässä saatu sama mikrobikanta.
Toukkia kasvatettiin neljällä erilaisella ravintokasviyhdistelmällä. Jokaisen
naaraan jokaisen ravintoryhmän jälkeläisistä valittiin yksi seitsemännen
toukkavaiheen toukka mikrobiotatutkimukseen, eli neljä toukkaa jokaiselta
naaraalta, kaksi kummastakin perheestä.
Toukat herätettiin diapaussista maaliskuun 2013 puolivälissä.
Toukat kasvatettiin standardiolosuhteissa yksitellen omissa
kasvatuspurkeissaan. Toukat ruokittiin ja sumutettiin päivittäin ja ruokinnan
yhteydessä toukkavaihe tarkastettiin ja toukat punnittiin aina niiden
siirryttyä seuraavaan toukkavaiheeseen. Perhosten kuoriuduttua ne merkittiin
yksilöllisesti tunnistamista varten. Jokaisesta kahdeksasta erilaisesta
toukkaryhmästä valittiin viisi seitsemännen toukkavaiheen toukkaa, yhteensä
neljäkymmentä yksilöä, mikrobiota tutkimukseen.
Toukkien siirryttyä seitsemänteen toukkavaiheeseen niitä ruokittiin ravintoryhmänsä
mukaisella ravintokasvilla nahanluontia seuraava vuorokausi, minkä jälkeen
niiltä otettiin oksennusnäyte. Oksennusnäytteen ottamisen jälkeen toukkien
kasvatusta jatkettiin kaksi vuorokautta, minkä jälkeen toukkien suoli
preparoitiin ja pakastettiin suolensisällön sekvensointia varten. Mikrobiotanäytteet
sekvensointiin Biotekniikan Instituutin DNS Sequencing and Genomics
laboratoriossa.
Analysoin toukkavaiheiden lukumäärään, toukkapainoon, toukan
kehityksen kestoon ja kasvunopeuteen tekijöitä kaksisuuntaisilla
varianssianalyyseillä. Mikrobiotanäytteiden analysoinnin puolestaan suoritti dosentti Lasse
Ruokolainen.
Sukupuolella,
diapaussin jälkeisellä ravintokasvilla, toukkavaiheiden lukumäärällä ja toukan
kehitysvaiheella oli tilastollisesti merkitsevät vaikutukset toukkien painoon,
kasvunopeuteen ja kehitysaikaan. Diapaussia edeltävällä ravintokasvilla oli
vaikutus toukkien painoon, ja yhteisvaikutuksia muiden tekijöiden kanssa myös
toukkien kasvunopeuteen. Ravintokasvi vaikutti myös suolen mikrobiotaan ja
toukkavaiheiden lukumäärään, joilla molemmilla puolestaan vaikutuksia toukkien
kasvuun ja kehitykseen.
Henna Makkonen
