'En stor skadedyr:' NCSU-forsker hjælper med at optrevle genetisk plan for en fejl 'der er på alt'

Udgivelsesdato: 21. oktober 2020

RALEIGH – De vestlige blomstertrips - et invasivt insekt, der ikke er meget større end et knappenålshoved - tager en kæmpe bid af landbruget rundt om i verden og tager skader for milliarder af dollars på en lang række fødevarer, fibre og prydafgrøder hvert år. Forskere har nu en komplet genetisk plan for at hjælpe dem med bedre at forstå skadedyret og finde måder at bekæmpe det på.

Forskningen udfylder et betydeligt hul i landbrugsvidenskab og insektvidenskab: Den fremhæver den første genomsekvens og analyse for et medlem af Thysanoptera, en orden, der indeholder over 7.000 arter af små insekter med frynsede vinger. En tidsskriftsartikel om forskningen blev offentliggjort med åben adgang i BMC Biologi 19. okt.

Dorith Rotenberg, lektor i NC State's Department of Entomology and Plant Pathology, er hovedforfatter af papiret. 56 andre forskere fra universiteter og forskningsinstitutioner på fem kontinenter bidrog.

Rotenberg sagde, at størrelsen af holdet afspejler vigtigheden af den vestlige blomst trips, eller Frankliniella occidentalis, som er kendt for at leve af hundredvis af typer mark- og drivhusdyrkede afgrøder.

"De er på alt - blomster, frugttræer, solanaceous afgrøder - you name it," sagde Rotenberg. "De er en stor skadedyr i det sydøstlige USA og Californien, såvel som overalt i verden, hvor der dyrkes en masse frugter og grøntsager."

INTERNATIONALT PROBLEM, INTERNATIONAL LØSNING

Projektet med at sekventere tripsgenomet er tilknyttet i5k, en ambitiøs international indsats for at sekventere og analysere genomerne for 5.000 leddyrarter - insekter, krebsdyr, edderkopper og andre skabninger med eksoskeletoner, segmenterede kroppe og par af ledben.

i5k-initiativet fokuserer på arter, der er vigtige for landbrug, fødevaresikkerhed, medicin og energiproduktion og bidrager til vores forståelse af evolutionær biologi, økologi med mere.

Rotenberg og hendes kollegaer gik i gang med western-flower thrips genom-projektet ved at udvikle en indavlet serie af trips. Human Genome Sequencing Center fra Baylor College of Medicine sekventerede derefter genomet og samlede det, og Rotenberg rekrutterede videnskabsmænd fra hele verden til manuelt at kontrollere den automatiserede DNA-annotering, verificere placeringen af gener og bestemme, hvad disse gener gør.

Vestlige blomstertrips er hjemmehørende i det vestlige Nordamerika, men siden 1970'erne har de spredt sig hurtigt over hele verden. Insektet skader planter ikke kun ved at fodre og lægge deres æg på dem, men også ved at inficere planter med vira, herunder den ødelæggende vanskelige tomatplettet visnevirus.

Tomato spotted visnevirus, eller TSWV, har været kendt for at inficere mere end 1.000 plantearter, lige fra tobak og jordnødder til stedmoderblomster og krysantemum. Faktisk er TSWV's værtssortiment blandt de største for plantevirus, og det samme er dets geografiske område.

GENOME KUNNE STYRE LØSNINGER

Mens der har været masser af forskning i de seneste årtier, der sigter mod at bremse den vejafgift, som virussen og vestlige blomstertrips tager på landbruget, sagde Rotenberg, at genomet kunne fremskynde udviklingen af løsninger ved at hjælpe forskere med at udpege mål på molekylært niveau blandt insektets næsten 17.000 gener.

Under genomsamlingsprojektet identificerede videnskabsmænd sæt gener relateret til insektets evne til at trives. Specifikt fandt de gener forbundet med insektets evne til at udvikle sig og formere sig, til at finde planteværter gennem smag og lugt, til at beskytte sig mod patogener og til at afgifte kemikalier, som planter producerer for at frastøde insekter, og som mennesker bruger til at dræbe dem.

Som Rotenberg bemærkede, er det vanskeligt at kontrollere de vestlige blomstertrips, fordi insektet formerer sig hurtigt og bliver modstandsdygtigt over for insekticider. I bomuld, for eksempel, er der beviser for, at trips har udviklet resistens over for 19 insekticider inden for seks grupper med forskellige virkemåder.

"Entomologer og avlere ved dette meget godt: Trips er berygtet for at opbygge resistens meget hurtigt," sagde Rotenberg.

"Og så du skal overveje at udvikle og bruge forskellige typer kemikalier og integrere alternative bekæmpelsesstrategier for at håndtere denne skadedyr."

'TIDEN AF ISBERGET'

Allerede nu har tilgængeligheden af det vestlige blomst-trips-genom en indflydelse, siger Rotenberg. I sit NC State-laboratorium bruger hun genomet til at fremme sin indsats for bedre at forstå de interaktioner på molekylært niveau, der finder sted mellem de vestlige blomstertrips og TSWV - forskning, der kan være afgørende for sygdomsforebyggelse.

"Vi ønsker at finde molekylerne i insektet, der interagerer direkte med den virus, som den overfører, for hvis vi kender disse molekyler, så kan vi måske forstyrre dem på en eller anden måde ved at forstyrre bindingen af virussen til det interessante molekyle." hun sagde.

"Og dette er kun toppen af isbjerget. Forhåbentlig vil (genomet) være en ressource, som folk kan bruge i lang tid, selvom andre begynder at udvikle nye teknologier eller nye ressourcer, der er endnu bedre."

(C) NCSU

Original artikelkilde: WRAL TechWire