Ученые планируют генетическую диверсию против вредителя зерна

Используя геномную карту красного мукоеда (Tribolium castaneum), ученые из Службы сельскохозяйственных исследований (ARS) и университетов разрабатывают стратегию генетического саботажа основных жизненных функций вредителя — от передвижения до пищеварения.

Ежегодно заражения мукоедами и родственными им жуками наносят ущерб в миллионы долларов, уничтожая запасы зерна и продукты его переработки. Обычно с проблемой справляются санитарной обработкой складов, но в тяжелых случаях приходится применять химические средства. Проблема в том, что T. castaneum демонстрирует склонность к развитию устойчивости к инсектицидам.

В качестве альтернативы команда ученых из ARS и Университета штата Канзас изучает способы воздействия на специфические гены, которые регулируют, где, когда и как вещество под названием хитин используется для формирования внешнего покрова (экзоскелета) жука.

Под руководством энтомолога ARS Ричарда Бимана команда идентифицировала девять генов, кодирующих специализированные ферменты — «хитиндеацетилазы» (CDA). Эти ферменты «подрезают» боковые ответвления длинной цепи простых сахаров, из которых состоит сырой хитин.

То, какие ответвления будут обрезаны, зависит от того, где в развивающемся теле жука нужен хитин и для какой цели. Например, вокруг суставов ног разветвленная структура хитина должна быть «подстрижена», чтобы обеспечить гибкость и движение. Но вокруг головы и груди, где ключевую роль играет защита жизненно важных органов, требуется более тяжелое и жесткое отложение хитина, что требует другой формы «подрезки» CDA.

Биман и его коллеги из KSU Суббаратам Мутукришнан и Ясуюки Аракане использовали биотехнологическую процедуру «РНК-интерференции», чтобы определить роли генов и наблюдать, как их «выключение» влияет на развитие или выживание насекомого. Некоторые выращенные в лаборатории штаммы с дефицитом CDA не могли сгибать ноги во взрослом состоянии, что делало невозможным ходьбу, спаривание или питание. Другой подобный штамм не мог сбросить старый экзоскелет.

В конечном счете, такие наблюдения могут открыть путь к созданию биопестицидов, нарушающих формирование хитина, или к внедрению в сельскохозяйственные культуры генов, кодирующих антихитиновые белки.