„Główny szkodnik”: badacz z NCSU pomaga rozwikłać plan genetyczny robaka, „którego można spotkać we wszystkim”

Data opublikowania: październik 21, 2020

RALEIGH – Wciornastki zachodnie — inwazyjny owad niewiele większy od główki od szpilki — ogromnie atakują rolnictwo na całym świecie, wyrządzając co roku szkody o wartości miliardów dolarów w szerokiej gamie roślin spożywczych, włóknistych i ozdobnych. Naukowcy dysponują obecnie kompletnym planem genetycznym, który pomoże im lepiej zrozumieć szkodnika i znaleźć sposoby jego zwalczania.

Badanie wypełnia znaczącą lukę w naukach rolniczych i naukach o owadach: naświetla pierwszą sekwencję genomu i analizę członka Thysanoptera – rzędu obejmującego ponad 7000 gatunków małych owadów ze skrzydłami z frędzlami. Artykuł w czasopiśmie na temat badań została opublikowana w otwartym dostępie w Biologia BMC 19 października.

Dorota Rotenberg, profesor nadzwyczajny na Wydziale Entomologii i Patologii Roślin stanu Karolina Północna, jest głównym autorem artykułu. Wkład wzięło udział pięćdziesięciu sześciu innych badaczy z uniwersytetów i instytucji badawczych na pięciu kontynentach.

Rotenberg powiedział, że wielkość zespołu odzwierciedla znaczenie wciornastków zachodnich, czyli Frankliniella occidentalis, o którym wiadomo, że żeruje na setkach rodzajów upraw polowych i szklarniowych.

„Są obecne na wszystkim – kwiatach, drzewach owocowych, roślinach psiankowatych – co tylko chcesz” – powiedział Rotenberg. „Są głównym szkodnikiem w południowo-wschodnich Stanach Zjednoczonych i Kalifornii, a także w każdym miejscu na świecie, w którym rośnie dużo owoców i warzyw”.

PROBLEM MIĘDZYNARODOWY, ROZWIĄZANIE MIĘDZYNARODOWE

Związany jest z projektem sekwencjonowania genomu wciornastków i5 tys, ambitny międzynarodowy wysiłek mający na celu sekwencjonowanie i analizę genomów 5000 gatunków stawonogów — owadów, skorupiaków, pająków i innych stworzeń posiadających egzoszkielety, ciała podzielone na segmenty i pary nóg połączonych stawami.

Inicjatywa i5k koncentruje się na gatunkach ważnych dla rolnictwa, bezpieczeństwa żywności, medycyny i produkcji energii i przyczynia się do lepszego zrozumienia biologii ewolucyjnej, ekologii i nie tylko.

Rotenberg i jej współpracownicy rozpoczęli projekt genomu wciornastków zachodnich od opracowania linii wsobnej wciornastków. Centrum sekwencjonowania ludzkiego genomu w Baylor College of Medicine następnie zsekwencjonowało genom i złożyło go, a Rotenberg zrekrutował naukowców z całego świata, aby ręcznie sprawdzili zautomatyzowane adnotacje DNA, weryfikując lokalizację genów i określając, co te geny robią.

Wciornastki zachodnie pochodzą z zachodniej części Ameryki Północnej, ale od lat 70. XX wieku szybko rozprzestrzeniły się na cały świat. Owad niszczy rośliny nie tylko żerując i składając na nich jaja, ale także zakażając rośliny wirusami, w tym niezwykle trudnym do zwalczenia wirusem plamistości pomidora.

Wiadomo, że wirus plamistości pomidora (TSWV) infekuje ponad 1000 gatunków roślin, od tytoniu i orzeszków ziemnych po bratki i chryzantemy. W rzeczywistości zakres żywicieli TSWV należy do największych w przypadku wirusów roślinnych, podobnie jak jego zasięg geograficzny.

GENOME MOŻE PRZYSPIESZYĆ ROZWIĄZANIA

Chociaż w ostatnich dziesięcioleciach przeprowadzono wiele badań mających na celu ograniczenie szkód, jakie wirus i wciornastki zbierają w rolnictwie, Rotenberg stwierdził, że genom może przyspieszyć opracowywanie rozwiązań, pomagając naukowcom w określeniu celów na poziomie molekularnym spośród prawie 17 000 genów owadów.

Podczas projektu składania genomu naukowcy zidentyfikowali zestawy genów związanych ze zdolnością owada do rozwoju. W szczególności odkryli geny powiązane ze zdolnością owada do rozwoju i rozmnażania się, znajdowania żywicieli roślinnych na podstawie smaku i zapachu, ochrony przed patogenami i detoksykacji substancji chemicznych wytwarzanych przez rośliny w celu odstraszania owadów i używanych przez ludzi do ich zabijania.

Jak zauważył Rotenberg, zwalczanie wciornastków zachodnich jest trudne, ponieważ owad rozmnaża się szybko i staje się odporny na środki owadobójcze. Na przykład w przypadku bawełny istnieją dowody na to, że wciornastki rozwinęły odporność na 19 środków owadobójczych w obrębie sześciu grup o różnych mechanizmach działania.

„Entomolodzy i hodowcy wiedzą o tym bardzo dobrze: wciornastki są znane z tego, że bardzo szybko budują odporność” – powiedział Rotenberg.

„Dlatego należy rozważyć opracowanie i zastosowanie różnych rodzajów środków chemicznych oraz integrację alternatywnych strategii kontroli w celu zwalczania tego szkodnika”.

'WIERZCHOŁEK GÓRY LODOWEJ'

Rotenberg twierdzi, że dostępność genomu wciornastka zachodniego już ma na to wpływ. W swoim laboratorium stanowym NC wykorzystuje genom, aby wspomóc wysiłki mające na celu lepsze zrozumienie interakcji na poziomie molekularnym zachodzących między wciornastkiem zachodnim a TSWV – badania, które mogą być niezwykle ważne w zapobieganiu chorobom.

„Chcemy znaleźć cząsteczki owada, które bezpośrednio oddziałują z przenoszonym przez niego wirusem, ponieważ znając te cząsteczki, być może moglibyśmy w jakiś sposób je zakłócić, zakłócając wiązanie wirusa z cząsteczką będącą przedmiotem zainteresowania” – dodał. powiedziała.

„A to dopiero wierzchołek góry lodowej. Miejmy nadzieję, że (genom) będzie zasobem, z którego ludzie będą mogli korzystać przez długi czas, nawet gdy inni zaczną opracowywać nowe technologie lub nowe zasoby, które będą jeszcze lepsze”.

(C) NCSU

Oryginalne źródło artykułu: WRALTechWire