Британские ученые в сотрудничестве с группами из Европы и США выяснили, почему зеленая персиковая тля (Myzus persicae) является одним из самых разрушительных вредителей для многих важнейших сельскохозяйственных культур. Их исследования послужат основой для промышленности и исследовательских программ для поддержки борьбы с вредителями и содействия глобальной продовольственной безопасности.
В отличие от большинства колонизирующих растения насекомых, которые приспособились жить на небольшом количестве близкородственных растений, зеленая персиковая тля может колонизировать более четырехсот видов растений. Развивая устойчивость к более чем 70 различным пестицидам, в сочетании с постоянно меняющимся климатом, влияющим на потери урожая в ЕС и Великобритании, вредитель наносит ущерб урожаям.
Зеленая персиковая тля является переносчиком более сотни различных вирусов растений, и это печально известное насекомое питается основными сельскохозяйственными культурами, такими как рапс, сахарная свекла, помидоры и картофель, а также дикорастущими видами растений, которые могут служить источником инфекции. вирусы растений. Примером может служить вирус желтухи репы (TuYV) и родственные вирусы, которые, если их не контролировать, могут снизить урожайность многих культур, таких как масличный рапс и сахарная свекла, на 30%, что сделает некоторые культуры нерентабельными в Великобритании.
Тля проводит зиму на растениях-хозяевах, таких как персик, абрикос или слива, но в летние месяцы может колонизировать огромное количество овощей - от картофеля до шпината, тыквы, петрушки и пастернака.
Как правило, насекомые-паразиты, живущие на определенных видах, генетически очень хорошо приспособлены для жизни именно на этом растении. Тем не менее, исследования, проведенные Институтом Эрлхэма (EI) и Центром Джона Иннеса (JIC), показали, что зеленая персиковая тля отказывается от этой специализации в пользу более гибкого подхода, включающего изменение активности генов «вверх» или «вниз» в ответ на различные изменения. растения-хозяева и окружающая среда.
Д-р Дэвид Сварбрек, руководитель группы в Институте Эрлхема, сказал: «Наше исследование пролило свет на генетическую пластичность1, которая позволяет зеленой персиковой тле так хорошо выживать на множестве видов растений, что дает нам более глубокое понимание в стратегии выживания одного из самых опасных вредителей сельскохозяйственных культур».
Более интригующим в стратегии насекомых является то, что тли могут воспроизводиться клонально, то есть они производят генетически идентичные линии. Это позволяет биологам сравнивать отдельных тлей с одинаковым генетическим фоном и точно видеть, какие гены более активны, чем другие, у тлей, живущих на разных видах растений.
Выращивая клоны тли на трех разных видах растений, ученые смогли найти конкретные гены, которые участвовали в колонизации разных растений-хозяев. Похоже, что гены, ответственные за то, чтобы помочь тле приспособиться к различным растениям, находятся в кластерах внутри генома и быстро увеличиваются или уменьшаются в течение двух дней после переноса на новый вид растения-хозяина.
Доктор Ячжоу Чен, научный сотрудник Центра Джона Иннеса, сказал: «Гены быстро переключаются вверх или вниз у одиночных тлей всего за два дня после переноса на новое растение-хозяин. Учитывая, что одна тля может произвести ее собственного потомства, а то и многих других, новые нашествия тли могут начаться всего с одной тли».
Команда обнаружила, что быстрые изменения в экспрессии генов жизненно важны для универсального образа жизни зеленой персиковой тли. Вмешательство в экспрессию одного конкретного семейства генов, катепсина B, снижает производство потомства тли, но только на растении-хозяине, где экспрессия этих генов увеличивается.
Thomas Mathers, научный сотрудник Earlham Institute, сказал: «Удивительно, но многие гены, участвующие в приспособлении к хозяину, возникли во время диверсификации тлей и не являются специфическими для зеленой персиковой тли. Это предполагает, что это может быть способность для быстрой корректировки экспрессии ключевых генов скоординированным образом, который обеспечивает общий подход, а не наличие расширенного геномного инструментария генов."
Профессор Саския Хогенхаут из Центра Джона Иннеса добавила: «Ожидается, что будущие исследования раскроют механизмы, связанные с удивительной пластичностью зеленой персиковой тли, что приведет к новым способам борьбы с этим пресловутым вредителем. помочь понять, как некоторые организмы способны быстро приспосабливаться к широкому диапазону условий окружающей среды, в то время как другие более требовательны и легче вымирают, исследование, которое имеет центральное значение, учитывая нашу быстро меняющуюся среду из-за, например, изменения климата».