„Ein großer Schädling:“ NCSU-Forscher hilft, den genetischen Bauplan eines Käfers zu entschlüsseln, „der auf allem vorkommt“

Veröffentlichungsdatum: 21. Oktober 2020

RALEIGH – Der westliche Blütenthrips – ein invasives Insekt, das kaum größer als ein Stecknadelkopf ist – zerstört die Landwirtschaft weltweit massiv und verursacht jährlich Schäden in Milliardenhöhe bei einer Vielzahl von Nahrungsmitteln, Faserpflanzen und Zierpflanzen. Wissenschaftler verfügen nun über einen vollständigen genetischen Bauplan, der ihnen hilft, den Schädling besser zu verstehen und Wege zu finden, ihn unter Kontrolle zu bringen.

Die Forschungsarbeit füllt eine bedeutende Lücke in der Agrarwissenschaft und Insektenwissenschaft: Sie präsentiert die erste Genomsequenz und -analyse eines Mitglieds der Thysanoptera, einer Ordnung, die über 7.000 Arten kleiner Insekten mit gefransten Flügeln umfasst. Ein Zeitschriftenartikel über die Forschung wurde Open Access veröffentlicht in BMC Biologie 19. Oktober.

Dorith Rotenberg, außerordentlicher Professor in der Abteilung für Entomologie und Pflanzenpathologie der North Carolina State University, ist Hauptautor der Studie. Sechsundfünfzig weitere Forscher von Universitäten und Forschungseinrichtungen aus fünf Kontinenten haben mitgewirkt.

Rotenberg sagte, dass die Größe des Teams die Bedeutung der westlichen Blütenthripse widerspiegelt, oder Frankliniella occidentalis, Es ist bekannt, dass es sich von Hunderten Arten von Feld- und Gewächshauspflanzen ernährt.

„Sie sind auf allem – Blumen, Obstbäumen, Nachtschattengewächsen – was auch immer“, sagte Rotenberg. „Sie sind eine große Plage im Südosten der USA und in Kalifornien sowie überall auf der Welt, wo viel Obst und Gemüse wächst.“

INTERNATIONALES PROBLEM, INTERNATIONALE LÖSUNG

Das Projekt zur Sequenzierung des Thrips-Genoms ist verbunden mit i5k, ein ehrgeiziges internationales Unterfangen zur Sequenzierung und Analyse der Genome von 5.000 Arthropodenarten – Insekten, Krebstiere, Spinnen und andere Lebewesen mit Exoskeletten, segmentierten Körpern und gegliederten Beinpaaren.

Die Initiative i5k konzentriert sich auf Arten, die für die Landwirtschaft, Lebensmittelsicherheit, Medizin und Energieerzeugung wichtig sind, und trägt zu unserem Verständnis der Evolutionsbiologie, Ökologie und mehr bei.

Rotenberg und ihre Kollegen begannen das Genomprojekt der westlichen Blütenthripse mit der Entwicklung einer Inzuchtlinie von Thripsen. Das Human Genome Sequencing Center des Baylor College of Medicine sequenzierte und rekonstruierte daraufhin das Genom. Rotenberg rekrutierte Wissenschaftler aus aller Welt, um die automatisierte DNA-Annotation manuell zu überprüfen, die Position der Gene zu verifizieren und zu bestimmen, was diese Gene tun.

Westliche Blütenthripse sind im Westen Nordamerikas heimisch, haben sich seit den 1970er Jahren jedoch schnell weltweit ausgebreitet. Das Insekt schädigt Pflanzen nicht nur, indem es sich von ihnen ernährt und seine Eier auf ihnen ablegt, sondern auch, indem es Pflanzen mit Viren infiziert, darunter dem verheerend schwer zu bekämpfenden Tomatenfleckenwelkevirus.

Das Tomatenfleckenwelkevirus (TSWV) infiziert nachweislich mehr als 1.000 Pflanzenarten, von Tabak und Erdnüssen bis hin zu Stiefmütterchen und Chrysanthemen. Tatsächlich gehört das Wirtsspektrum von TSWV zu den größten Pflanzenviren, und das gilt auch für seine geografische Verbreitung.

GENOM KÖNNTE LÖSUNGEN BESCHLEUNIGEN

Während in den letzten Jahrzehnten viel geforscht wurde, um die Auswirkungen des Virus und des westlichen Blütenthrips auf die Landwirtschaft einzudämmen, sagte Rotenberg, das Genom könne die Entwicklung von Lösungen beschleunigen, indem es Forschern helfe, Ziele auf molekularer Ebene unter den fast 17.000 Genen des Insekts zu lokalisieren.

Während des Genomassemblierungsprojekts identifizierten Wissenschaftler Gensätze, die mit der Gedeihfähigkeit des Insekts in Zusammenhang stehen. Insbesondere fanden sie Gene, die mit der Fähigkeit des Insekts in Zusammenhang stehen, sich zu entwickeln und zu vermehren, pflanzliche Wirte durch Geschmack und Geruch zu finden, sich vor Krankheitserregern zu schützen und Chemikalien zu entgiften, die Pflanzen produzieren, um Insekten abzuwehren und die Menschen verwenden, um sie zu töten.

Wie Rotenberg bemerkte, ist die Bekämpfung des westlichen Blütenthrips schwierig, da sich das Insekt schnell vermehrt und resistent gegen Insektizide wird. Bei Baumwolle beispielsweise gibt es Hinweise darauf, dass Thripse innerhalb von sechs Gruppen mit unterschiedlicher Wirkungsweise eine Resistenz gegen 19 Insektizide entwickelt haben.

„Entomologen und Züchter wissen das sehr gut: Thripse sind dafür bekannt, sehr schnell Resistenzen aufzubauen“, sagte Rotenberg.

„Man muss also die Entwicklung und Verwendung unterschiedlicher Chemikalien sowie die Integration alternativer Bekämpfungsstrategien in Betracht ziehen, um diesen Schädling in den Griff zu bekommen.“

'DIE SPITZE DES EISBERGS'

Die Verfügbarkeit des Genoms des westlichen Blütenthrips hat bereits Auswirkungen, sagt Rotenberg. In ihrem Labor an der North Carolina State University nutzt sie das Genom, um ihre Bemühungen voranzutreiben, die Wechselwirkungen auf molekularer Ebene zwischen dem westlichen Blütenthrips und dem TSWV besser zu verstehen – eine Forschung, die für die Krankheitsprävention von entscheidender Bedeutung sein könnte.

„Wir wollen die Moleküle im Insekt finden, die direkt mit dem von ihm übertragenen Virus interagieren, denn wenn wir diese Moleküle kennen, können wir sie vielleicht irgendwie stören, indem wir die Bindung des Virus an das betreffende Molekül stören“, sagte sie.

„Und das ist nur die Spitze des Eisbergs. Hoffentlich wird (das Genom) eine Ressource sein, die die Menschen noch lange nutzen können, auch wenn andere beginnen, neue Technologien oder neue Ressourcen zu entwickeln, die noch besser sind.“

(C) NCSU

Originalquelle des Artikels: WRAL TechWire