Азиатские цитрусовые псиллиды с синим брюшком имеют высокий уровень транспортирующего кислород белка, называемого гемоцианином, который обычно содержится в крови ракообразных и моллюсков. Укрывая бактерии, вызывающие позеленение цитрусовых, листоборосы увеличивают выработку белка. Мишель Силия, молекулярный биолог из Службы сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США и доцент Института Бойса Томпсона (BTI), и ее команда исследователей подозревают, что гемоцианин может быть вовлечен в попытку насекомого бороться с инфекцией. Они опубликовали свои выводы в Royal Society Open Science.
Болезнь озеленения цитрусовых — это инфекция, которая оказывает разрушительное воздействие на цитрусовую промышленность во Флориде, где производители сообщают о самом низком урожае цитрусовых за 50 лет. Заболевание вызывается бактерией Candidatus Liberibacter asiaticus (CLas) и распространяется азиатскими цитрусовыми псиллидами. Реснички и ее коллеги изучают ряд новых способов борьбы с бактерией CLas.
Вместе с коллегами из Вашингтонского университета и USDA ARS в Форт-Пирс, штат Флорида, ученые лаборатории Cilia определили важные белковые взаимодействия, которые должны произойти, чтобы увековечить передачу CLas новым деревьям. Они изучили взаимодействия, происходящие между псиллидом и бактерией, а также между листоборожником и его полезными микробными партнерами. Они также сравнили уровни экспрессии белка как у нимф, так и у взрослых особей. Их исследования показывают, что взрослые псиллиды, по-видимому, обладают лучшим иммунным ответом на CLas по сравнению с нимфами, что может объяснить, почему псиллиды должны приобретать CLas во время нимфальной стадии, чтобы эффективно передавать CLas, когда они становятся взрослыми.
«В течение многих десятилетий ученым не хватало возможности заглянуть внутрь насекомых, которые передают патогенные микроорганизмы растений, и понять, что происходит», — сказала Цилия. «Сегодня это уже не так, благодаря кропотливой работе наших сотрудников в лабораториях Брюса и Маккосса в Вашингтонском университете. Новые молекулярные инструменты, разработанные нашими коллегами из Вашингтонского университета, позволяют нам анализировать взаимосвязь переносчиков и патогенов с помощью кусок, чтобы определить, какие компоненты важны для передачи ».Они обнаружили, что одним из наиболее высоко экспрессируемых белков у взрослых псиллид, инфицированных CLas, является гемоцианин.
Белок вызывает у подковообразных крабов голубую кровь, но никогда раньше не встречался в этой группе насекомых. Исследователи лаборатории ресничек показали, что уровень гемоцианина, присутствующего в теле псиллид, также влияет на его окраску, создавая три разных «цветовых морфы»: синий, серый и желтый.
Группа показала, что гемоцианин взаимодействует с белком CLas, участвующим в жизненно важном метаболическом пути микробов, который называется ацетил-КоА. Ученые ранее ориентировались на этот набор биохимических реакций у бактерий при разработке антибиотиков. Джон Рэмси, научный сотрудник лаборатории ресничек Министерства сельского хозяйства США по ARS и первый автор исследования, подозревает, что увеличение гемоцианина и синий цвет, который он придает брюшной полости, могут свидетельствовать об иммунном ответе на инфекцию CLas.
Полученные данные повышают вероятность того, что эту реакцию можно использовать для контроля над распространением бактерии.«Исследование позволяет вам взглянуть на вашу популяцию насекомых и сказать что-то об иммунной системе насекомого, основываясь на его цвете», — сказал Рэмси. «Есть вероятность, что это может быть полезной частью наблюдения за рощей».В своей будущей работе группа ресничек планирует проверить, существуют ли различия в способности каждой цветовой морфы распространять бактерию CLas.
Результаты этого исследования помогут обосновать будущие стратегии борьбы с болезнью, вызывающей озеленение цитрусовых. В зависимости от того, какие белки они решат нацелить, эти новые подходы могут предотвратить передачу псиллидом CLas или вызвать иммунный ответ против бактерии.По словам Рэмси, этот подход к контролю за озеленением цитрусовых путем блокирования передачи бактерий через листоболочек противоречит существующим стратегиям «убить насекомое».
Такой подход может обеспечить более длительное решение, потому что насекомое не находится под давлением, чтобы эволюционировать, чтобы пережить лечение, которое обычно происходит при использовании пестицидов.