Ученые определили механизм устойчивости насекомых к пестициду Bt

Впервые исследователи выявили, как гусеницы капустной совки (Trichoplusia ni) в полевых условиях развивают устойчивость к бактерии Bacillus thuringiensis (Bt). Этот почвенный микроорганизм стал основой для создания самого успешного и широко используемого биологического инсектицида.

Токсины Bt убивают насекомых, разрушая их кишечник при попадании внутрь. Ученые из Корнеллского университета обнаружили, что устойчивость в полевых условиях развивается за счет генетического механизма, изменяющего рецептор токсина в кишечнике насекомого. Этот рецептор принадлежит к классу пищеварительных ферментов — аминопептидаз N (APN). Устойчивость капустной совки к Bt на сельскохозяйственных культурах связана с изменениями в двух из этих ферментов.

В норме токсин Bt Cry1Ac, специфичный для гусениц, связывается с ферментом APN 1 на стенке кишечника, что приводит к разрушению его выстилки. Однако у устойчивых гусениц уровень APN 1 значительно снижается, а уровень другой аминопептидазы, APN 6, которая не связывается с Bt, резко возрастает. Это позволяет насекомому нормально переваривать пищу и без вреда для себя усваивать Bt.

«Если насекомое теряет аминопептидазу N, следует ожидать негативного влияния на физиологию его кишечника, — говорит Пинг Ван, старший автор статьи, опубликованной 15 августа в PNAS. — Чтобы компенсировать потерю фермента APN 1, активность APN 6 резко возрастает, что позволяет насекомому сохранить нормальный процесс пищеварения, а Bt больше не связывается с кишечником».

Bt — ключевое средство борьбы с вредителями в органическом земледелии. Генетически модифицированные культуры с генами Bt сейчас занимают 59 миллионов гектаров по всему миру.

Первые сообщения об устойчивости к Bt в полевых условиях появились 20 лет назад. С тех пор в лабораториях было обнаружено несколько механизмов резистентности, но оказалось, что лабораторные насекомые, не испытывающие таких стрессов, как полевые, вырабатывают иные тактики преодоления Bt.

В этом исследовании ученые скрестили устойчивых к Bt капустных совок из теплиц Британской Колумбии с лабораторным неустойчивым штаммом. Потомство унаследовало изолированный признак устойчивости от «полевого» родителя. Эту линию затем использовали для биохимических, протеомных и молекулярных исследований.

Дальнейшие планы ученых включают:

• Выявление конкретного гена, мутация которого приводит к устойчивости.
• Изучение того, как этот ген контролирует экспрессию целевых белков.
• Поиск механизмов устойчивости к другим токсинам Bt, которых в сельском хозяйстве используется множество.

Исследование финансировалось Национальным институтом продовольствия и сельского хозяйства Министерства сельского хозяйства США.