"En stor skadedjur:" NCSU-forskare hjälper till att reda ut genetiska ritningar av en bugg "som är på allt"

Publiceringsdatum: 21 oktober 2020

RALEIGH – Den västerländska blommans thrips - en invasiv insekt som inte är mycket större än ett knappnålshuvud - tar en enorm tugga av jordbruket runt om i världen och tar upp skador för miljarder dollar på ett brett utbud av mat, fibrer och prydnadsväxter varje år. Forskare har nu en komplett genetisk ritning för att hjälpa dem att bättre förstå skadedjuret och hitta sätt att bekämpa den.

Forskningen fyller en betydande lucka inom jordbruksvetenskap och insektsvetenskap: Den belyser den första genomsekvensen och analysen för en medlem av Thysanoptera, en ordning som innehåller över 7 000 arter av små insekter med fransade vingar. En tidskriftsartikel om forskningen publicerades med öppen tillgång i BMC Biologi 19 okt.

Dorith Rotenberg, docent vid NC State's Department of Entomology and Plant Pathology, är huvudförfattare till artikeln. Femtiosex andra forskare från universitet och forskningsinstitutioner på fem kontinenter bidrog.

Rotenberg sa att lagets storlek återspeglar vikten av den västerländska blommans trips, eller Frankliniella occidentalis, som är känd för att livnära sig på hundratals typer av åker- och växthusodlade grödor.

"De är på allt - blommor, fruktträd, solanaceous grödor - you name it," sade Rotenberg. "De är en stor skadegörare i sydöstra USA och Kalifornien, liksom överallt i världen där det odlas mycket frukt och grönsaker."

INTERNATIONELLT PROBLEM, INTERNATIONELL LÖSNING

Projektet att sekvensera tripsgenomet är knutet till i5k, en ambitiös internationell ansträngning för att sekvensera och analysera genomen för 5 000 artropodarter - insekter, kräftdjur, spindlar och andra varelser med exoskelett, segmenterade kroppar och par av ledben.

Initiativet i5k fokuserar på arter som är viktiga för jordbruk, livsmedelssäkerhet, medicin och energiproduktion och bidrar till vår förståelse av evolutionär biologi, ekologi med mera.

Rotenberg och hennes kollegor kom igång med genomprojektet för westernblomma thrips genom att utveckla en inavlad serie av trips. Human Genome Sequencing Center vid Baylor College of Medicine sekvenserade sedan genomet och satte ihop det, och Rotenberg rekryterade forskare från hela världen för att manuellt kontrollera den automatiserade DNA-anteckningen, verifiera var generna finns och bestämma vad dessa gener gör.

Västerländsk blomtrips är inhemskt i västra Nordamerika, men sedan 1970-talet har de spridit sig snabbt över hela världen. Insekten skadar växter inte bara genom att mata och lägga sina ägg på dem utan också genom att infektera växter med virus, inklusive det förödande svårkontrollerade tomatfläcksvissningsviruset.

Tomatfläckig vissnesjukevirus, eller TSWV, har varit känt för att infektera mer än 1 000 växtarter, allt från tobak och jordnötter till penséer och krysantemum. Faktum är att TSWV:s värdsortiment är bland det största för växtvirus, och det är också dess geografiska räckvidd.

GENOME KUNNE FRAMHÅNG LÖSNINGAR

Medan det har gjorts massor av forskning under de senaste decennierna som syftar till att stävja den avgift som viruset och västerländsk blommatripps tar på jordbruket, sa Rotenberg att genomet skulle kunna påskynda utvecklingen av lösningar genom att hjälpa forskare att hitta mål på molekylär nivå bland insektens nästan 17 000 gener.

Under genomsamlingsprojektet identifierade forskare uppsättningar av gener relaterade till insektens förmåga att frodas. Specifikt hittade de gener förknippade med insektens förmåga att utvecklas och föröka sig, att hitta växtvärdar genom smak och lukt, att skydda sig mot patogener och att avgifta kemikalier som växter producerar för att stöta bort insekter och som människor använder för att döda dem.

Som Rotenberg noterade är det svårt att bekämpa de västra blommatripsarna eftersom insekten förökar sig snabbt och blir resistent mot insekticider. I bomull, till exempel, finns det bevis för att trips har utvecklat resistens mot 19 insekticider inom sex grupper med olika verkningssätt.

"Entomologer och odlare vet detta mycket väl: Trips är ökända för att bygga upp motstånd mycket snabbt," sa Rotenberg.

"Och så du måste överväga att utveckla och använda olika typer av kemikalier och integrera alternativa bekämpningsstrategier för att hantera denna skadegörare."

'TOPPEN AV ISBERGET'

Redan nu har tillgången på den västra blommans tripsgenom inverkan, säger Rotenberg. I sitt NC State-labb använder hon genomet för att främja sina ansträngningar för att bättre förstå de interaktioner på molekylär nivå som äger rum mellan den västerländska blommans trips och TSWV - forskning som kan vara mycket viktig för att förebygga sjukdomar.

"Vi vill hitta molekylerna i insekten som interagerar direkt med viruset som den överför, för om vi känner till dessa molekyler kan vi kanske störa dem på något sätt genom att störa virusets bindning till molekylen av intresse." Hon sa.

"Och det här är bara toppen av isberget. Förhoppningsvis kommer (genomet) att vara en resurs som människor kan använda under lång tid, även när andra börjar utveckla ny teknik eller nya resurser som är ännu bättre.”

(C) NCSU

Ursprunglig artikelkälla: WRAL TechWire