Об исследовании сообщается в журнале Pesticide Biochemistry and Physiology.«Наши результаты показывают, что эффективность лечения РНКи может потенциально варьироваться среди полевых популяций в зависимости от их генетического и физиологического фона», — пишут исследователи.
По словам Манфредо Сеуфферхельда, бывшего профессора сельскохозяйственных наук Университета Иллинойса, который руководил исследованием с аспирантом наук о сельскохозяйственных культурах Чиа-Чинг Чу, научным сотрудником энтомологии Вейлином, Манфредо Сеуфферхельд, вероятно, станет одним из первых вредителей сельскохозяйственных культур, на которых будет нацелена технология RNAi. Sun, Illinois Natural History Survey, специалист по поведению насекомых Джозеф Спенсер и профессор энтомологии U. of I. Барри Питтендрай.
Контроль над западными корневыми червями кукурузы обходится производителям в более чем 1 миллиард долларов в год в США. Текущие методы борьбы с насекомыми — севооборот и генетически модифицированная кукуруза — сталкиваются с проблемами, связанными с популяциями устойчивых западных корневых червей в различных местах по всему Кукурузному поясу. — сказал Спенсер.Зеуфферхельд и его коллеги недавно обнаружили важный фактор, который помогает корневым червям преодолевать севооборот, практику попеременной посадки сои и кукурузы на одном поле из года в год.
Они обнаружили, что микробы в кишечнике устойчивых к вращению корневых червей помогают тем жукам, которые заблудились на соевых полях, выжить на листьях сои в течение нескольких дней — ровно столько, чтобы самки отложили яйца в почву, которая будет посажена в кукурузу следующим образом. год.Вместо того, чтобы изучать лабораторную популяцию насекомых, в новом анализе команда проверила RNAi на жуках-корневых червях, собранных с полей в трех местах на Среднем Западе — двух в Иллинойсе с устойчивыми к вращению популяциями и третьем в районе в Миссури, где нет свидетельство сопротивления вращению.«После нескольких поколений в лаборатории насекомые постепенно теряют свое естественное разнообразие», — сказал Зеуфферхелд.
По его словам, это упрощает контроль над ними и может не точно отражать реальную реакцию насекомых в полевых условиях. Сейчас Сеуфферхельд работает в Monsanto и базируется в Буэнос-Айресе, где отвечает за борьбу с сопротивлением насекомым.Команда нацелена на два гена, которые по-разному регулируются у устойчивых к вращению и неустойчивых корневых червей.
Первый, DvRs5, кодирует фермент, который помогает корневым червям переваривать растительные белки. Второй, att 1, способствует иммунному ответу насекомых.
Было обнаружено, что эти гены играют роль в устойчивости корневых червей к севообороту.Команда изучила, как лечение РНКи (которое включает скармливание им насекомых) влияет на активность ферментов в кишечнике корневого червя.
Они также записали, как долго жуки выживали на листьях сои после приема РНКи.Как и ожидалось, РНКи, нацеленная на DvRs5, снижает активность этого фермента во всех трех популяциях корневых червей.
Но лечение имело меньший эффект на устойчивых к вращению жуков (активность упала примерно до 48 процентов), чем на их неустойчивых собратьев (активность ферментов упала до 24 процентов).
Исследователи были удивлены, обнаружив, что РНКи, нацеленные на ген att1, не имели никакого эффекта или даже могли помочь устойчивым к вращению корневым червям, которые выживали немного дольше, чем они были бы без лечения. Такая же обработка РНКи подрывала выживаемость неустойчивых корневых червей.Исследователи заявили, что это не является непосредственной проблемой для технологии РНКи, поскольку они тестировали гены, которые вряд ли будут использоваться в коммерческих культурах.
Но, по словам Зеуфферхельда, исследование действительно предлагает важные сведения о сложности биологии насекомых.«Природа не статична, она интерактивна и динамична», — сказал он. «Поскольку мы лучше понимаем взаимосвязь между широкомасштабными человеческими изменениями в разнообразии сельскохозяйственных культур и насекомыми, которые питаются этими культурами, эти знания помогут нам разработать более эффективные стратегии борьбы с вредителями, которые больше соответствуют природе».По словам Спенсера, результаты показывают, что нацеливание на единственный ген для борьбы с видом вредителей — не лучшая стратегия.«Теперь мы знаем, что нарушение конкретного гена-мишени может усилить нежелательные характеристики вредителей, такие как устойчивость к вращению, а также подорвать желаемые характеристики», — сказал он. «Что касается инсектицидов, наши инструменты уничтожения были относительно грубыми и несфокусированными», — сказал он. «С помощью RNAi мы пытаемся незаметно подорвать важные процессы, чтобы привести к гибели вредителей».
Такая точность требует «более глубокого понимания того, как работает система», — сказал он. «Это исследование показывает, как различия среди вредителей сельскохозяйственных культур могут повлиять на результат, казалось бы, простой манипуляции».«Это важное свидетельство того, что популяции насекомых различаются по своей реакции на РНКи и могут зависеть от других селективных событий», — сказал Питтендрай.
По его словам, результаты могут быть интересны для сельскохозяйственных биотехнологических компаний, которые надеются добавить РНКи в свои арсеналы для уничтожения вредителей.