Необычные подозреваемые: исследование раскрывает новую генетическую основу устойчивости вредителей к биотех-культурам
Новое исследование в Proceedings of the National Academy of Sciences раскрывает новую генетическую основу устойчивости к трансгенным культурам у одного из важнейших вредителей США — кукурузной хлопковой совки (Helicoverpa zea).
Ученые из Университета Аризоны использовали геномику для изучения генетических изменений, вызывающих устойчивость у полевых популяций этого вредителя. Они обнаружили, что полевая устойчивость не была связана ни с одним из 20 генов, ранее обнаруженных в лабораторных штаммах совки или устойчивых полевых популяциях других чешуекрылых вредителей.
"Мы называем эти 20 генов 'обычными подозреваемыми'. Вопреки ожиданиям, в поисках виновника полевой устойчивости кукурузной совки ни один из обычных подозреваемых не оказался виновным", — заявил старший автор исследования Брюс Табашник.
Новый инструмент в борьбе с вредителями
Для защиты от совки и других вредителей культуры генетически модифицируют для производства белков бактерии Bacillus thuringiensis (Bt). Эти белки специфичны и безопасны для людей и большинства нецелевых видов.
В 2024 году в США Bt-сорта составляли 86% кукурузы и 90% хлопка. Однако эволюция устойчивости у таких вредителей, как кукурузная совка, снижает эффективность Bt-культур, нанося ущерб в сотни миллионов долларов ежегодно.
Неожиданный поворот в ДНК
Для анализа генетической основы устойчивости исследователи из Аризоны сотрудничали с коллегами из Техасского университета A&M, которые проводили биотесты для оценки устойчивости насекомых, собранных в поле.
После биотестов насекомых обычно утилизируют. В этом новаторском проекте их заморозили и отправили в Аризону для экстракции ДНК и секвенирования. Геномный анализ охватил 937 особей кукурузной совки из 17 локаций в семи штатах США, собранных с 2002 по 2020 год.
"Мы тщательно изучили 20 генов... Наши данные указывают, что изменения в этих генах не вызывают устойчивость к Bt-культурам у диких популяций кукурузной совки", — объяснил первый автор исследования Эндрю Леган.
Вместо этого устойчивость была связана с кластером генов, который был дублирован в некоторых устойчивых полевых популяциях. Однако остается загадкой, сколько именно генов в этом кластере вносят вклад в устойчивость и как они ее обеспечивают.
Исследование показывает, что генетическая основа устойчивости в полевых условиях может отличаться от лабораторной. Это важное предостережение для разработки инструментов мониторинга устойчивости. Результаты также демонстрируют, как биотесты можно сочетать с геномным анализом для понимания механизмов устойчивости и принятия управленческих решений.