Ученые обнаружили новый механизм устойчивости вредителей к белку Bt-хлопка
Австралийские ученые из CSIRO выявили, как некоторые насекомые-вредители вырабатывают устойчивость к одному из трех инсектицидных белков, используемых в генетически модифицированном Bt-хлопке. Исследование опубликовано на препринт-сервере bioRxiv.
Bt-хлопок, впервые высаженный в Австралии почти 30 лет назад, содержит ген почвенной бактерии Bacillus thuringiensis (Bt), который заставляет растение производить белки, убивающие таких вредителей, как хлопковая совка (Helicoverpa armigera).
Генетическая основа устойчивости
Используя метод длинного прочтения (long-read genomic sequencing), исследователи во главе с доктором Энди Бахлером и доктором Томом Уолшем обнаружили, что устойчивость к белку Vip3A у хлопковой совки вызвана "поломкой" определенного гена двумя разными способами:
- Вставка (инсерция): В скрытую часть гена (интрон) внедрился транспозон ("прыгающий ген"). Эта вставка примерно в 1,5 раза больше самого гена и делает ген нефункциональным.
- Удаление (делеция): Небольшое удаление критически важной части гена также приводит к потере его функции.
"С этим геном, если вы выведете его из строя двумя разными способами, вы получите устойчивость", — пояснил Энди Бахлер.
Эволюция в действии
Устойчивость является рецессивной: насекомому нужны две "сломанные" копии гена, чтобы выжить при поедании Bt-растения. Хотя такая мутация дает преимущество против токсина, она делает насекомое менее жизнеспособным в целом.
"Принятие и распространение этих типов аллелей в популяциях — это, по сути, эволюция в действии", — отметил Том Уолш.
Значение для мониторинга
Обнаружение конкретного гена устойчивости открывает двери для молекулярного мониторинга вредителей в полевых условиях с помощью генетического скрининга.
- В Австралии такой тип устойчивости пока встречается редко, что говорит об эффективности мер по управлению устойчивостью.
- Однако в глобальном масштабе (Бразилия, Китай, США) устойчивость уже появляется в полях.
"Если мы увидим, что частоты аллелей растут, значит, у нас может быть проблема", — сказал Том Уолш.
Более широкие последствия
Этот механизм устойчивости является новым и независимым от других известных. Более того, тот же ген и механизм устойчивости были обнаружены профессором Идуном У (Нанкинский сельскохозяйственный университет) у другого глобального вредителя — совки осенней (Fall Armyworm).
Понимание этого механизма может помочь в разработке стратегий для противодействия устойчивости или даже предотвращения ее развития в будущем.