Во время поиска потенциальной ахиллесовой пяты в насекомом, ответственном за распространение бактерии, вызывающей болезнь позеленения цитрусовых, исследователи обнаружили белок, который делает их животы синими и может влиять на то, насколько легко они распространяют патоген.
Азиатские цитрусовые листоблошки с синим брюшком имеют высокий уровень транспортирующего кислород белка гемоцианина, который обычно содержится в крови ракообразных и моллюсков. Укрывая бактерию, вызывающую позеленение цитрусовых, листоблошки увеличивают выработку белка. Мишель Силия, молекулярный биолог-исследователь Службы сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США и доцент Института Бойса Томпсона (BTI), и ее группа исследователей подозревают, что гемоцианин может участвовать в попытке насекомого бороться с инфекцией. Они опубликовали свои выводы в Royal Society Open Science.
Болезнь позеленения цитрусовых - это инфекция, которая оказывает разрушительное воздействие на цитрусовую отрасль во Флориде, где производители сообщают о самом низком уровне производства цитрусовых за последние 50 лет. Болезнь вызывается бактерией Candidatus Liberibacter asiaticus (CLas) и распространяется азиатской цитрусовой листоблошкой. Силия и ее коллеги изучают ряд новых способов борьбы с бактерией CLas.
Вместе с коллегами из Вашингтонского университета и Министерства сельского хозяйства США ARS в Форт-Пирсе, штат Флорида, ученые лаборатории Cilia определили важные белковые взаимодействия, которые должны происходить для сохранения передачи CLas новым деревьям. Они изучили взаимодействия, происходящие между лиственницей и бактерией, а также между лиственницей и ее полезными микробными партнерами. Они также сравнили уровни экспрессии белка как у нимф, так и у взрослых особей. Их исследования показывают, что взрослые листоблошки, по-видимому, вызывают лучший иммунный ответ на CLas по сравнению с нимфами, что может объяснить, почему psyllids должны приобретать CLas во время нимфальной стадии, чтобы эффективно передавать CLas, когда они становятся взрослыми..
«В течение многих десятилетий у ученых не было возможности заглянуть внутрь насекомых, переносящих патогены растений, и понять, что происходит», - сказала Силия. «Сегодня это уже не так, благодаря кропотливой работе наших сотрудников в лабораториях Брюса и МакКосса в Вашингтонском университете. Новые молекулярные инструменты, разработанные нашими коллегами из Вашингтонского университета, позволяют нам анализировать отношения между переносчиками и патогенами по частям. кусок, чтобы определить, какие компоненты важны для передачи."
Они обнаружили, что одним из наиболее экспрессируемых белков у взрослых листоблошек, инфицированных CLas, является гемоцианин. Белок заставляет мечехвостов иметь голубую кровь, но никогда раньше не встречался у этой группы насекомых. Исследователи лаборатории Cilia показали, что уровень гемоцианина, присутствующего в теле листоблошки, также влияет на ее окраску, создавая три различных «цветовых морфа»: синий, серый и желтый.
Группа показала, что гемоцианин взаимодействует с белком CLas, участвующим в жизненно важном микробном метаболическом пути, называемом путем ацетил-КоА. Ученые ранее нацеливались на этот набор биохимических реакций в бактериях при разработке антибиотиков. Джон Рэмси, постдокторский сотрудник USDA ARS в лаборатории Cilia и первый автор исследования, подозревает, что увеличение гемоцианина и синий цвет, который он придает животу, могут быть свидетельством иммунного ответа на инфекцию CLas. Полученные данные повышают вероятность того, что этот ответ можно использовать для контроля распространения бактерии.
«Исследование позволяет вам взглянуть на вашу популяцию насекомых и сказать что-то об иммунной системе насекомого на основе его цвета», - сказал Рэмси. «Есть вероятность, что это может быть полезной частью наблюдения за рощей».
В будущей работе группа Cilia планирует проверить, существуют ли различия в способности каждой цветовой морфы распространять бактерию CLas. Результаты этого исследования помогут определить будущие стратегии борьбы с болезнью позеленения цитрусовых. В зависимости от того, на какие белки они решат нацелиться, эти новые подходы могут предотвратить передачу CLas лиственницами или вызвать иммунный ответ против бактерии.
Этот подход к контролю позеленения цитрусовых путем блокирования передачи бактерий лиственницами противоречит существующим стратегиям «уничтожения насекомых», сказал Рэмси. Такой подход может обеспечить более долгосрочное решение, потому что насекомое не вынуждено эволюционировать, чтобы выжить после обработки, что обычно происходит при использовании пестицидов.