Прорыв в исследованиях с использованием экзувий насекомых

Генетические исследования насекомых часто затруднены из-за сложности неинвазивного сбора образцов, особенно для редких или эндемичных видов.

Некоторые насекомые, например цикады, в процессе линьки сбрасывают твердый наружный покров — экзоскелет. Остающиеся после этого структуры называются экзувиями. Их легко собирать с поверхности деревьев. Ранее экзувии использовались для изучения митохондриальной ДНК, но выделить и секвенировать из них ядерную ДНК до сих пор не удавалось.

При работе с малыми количествами ДНК применяется метод ПЦР (полимеразная цепная реакция) для амплификации — увеличения числа копий фрагментов ДНК. Команда из Университета Цукубы протестировала пять различных методов ПЦР для амплификации ДНК, выделенной из экзувий.

Исследователи сосредоточились на секвенировании микросателлитов — участков генома с многократно повторяющимися короткими последовательностями ДНК. Эти регионы являются перспективными мишенями, так как:

• Их можно амплифицировать из небольшого количества ДНК.
• Процесс является экономически эффективным.
• Они обладают высокой вариабельностью и уже используются в молекулярной экологии как эффективные генетические маркеры.

Ученые выделили ДНК из экзувий цикад, амплифицировали образцы разными методами ПЦР и сравнили результаты с ДНК, выделенной из взрослых насекомых. Наилучшие результаты показала ПЦР с использованием фермента TaKaRa LA Taq полимеразы, которая дала образец ДНК, сопоставимый по качеству с образцом от взрослых насекомых. Лучшие результаты также были получены со свежими экзувиями.

«Наша работа показывает, что ДНК, выделенная из экзувий цикад, может быть амплифицирована с помощью ПЦР, и качество образцов достаточно для генотипирования множества независимых локусов ядерной ДНК по микросателлитным маркерам. Этот подход будет очень полезен для оценки популяционно-генетической структуры и демографии лесных видов насекомых в контексте их сохранения и состояния экосистем в условиях текущих климатических изменений», — поясняет старший автор Ёсиаки Цуда.

Исследование вносит значительный вклад в энтомологию, поскольку предложенные методы применимы не только к цикадам, но и к любым другим видам насекомых, оставляющим после линьки экзувии.