Тля и вирусы растений, которые они передают, ежегодно наносят ущерб посевам во всем мире на миллиарды долларов. Исследователи из лаборатории Мишель Хек Службы сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США и Института Бойса Томпсона изучают взаимосвязь на молекулярном уровне, что может привести к новым методам борьбы с вредителями.
Группа Хека использовала недавно разработанные методы секвенирования малых РНК, чтобы лучше понять, как вирусы растений взаимодействуют с тлей. Совершив непредвиденное открытие, Хек и ее команда обнаружили то, что может быть первым примером взаимодействия вируса растений и вируса насекомых, чтобы увеличить вероятность того, что оба вируса будут распространяться на другие растения и тлей-хозяев.
Работа была опубликована в номере журнала Phytobiomes от 22 мая. Исследователи сосредоточились на зеленой персиковой тле (Myzus persicae), которая переносит более 100 различных вирусов растений и питается самыми разными культурами, включая персики, помидоры, картофель, капусту, кукурузу и многие другие.
Вирус скручивания листьев картофеля (PLRV) вызывает особую озабоченность, поскольку он может снизить урожайность картофеля более чем на 50%, вызывая ежегодные потери урожая на 20 миллионов тонн во всем мире.
«Самый интересный вывод этого исследования заключается в том, что PLRV подавлял иммунную систему тли, и это подавление было опосредовано одним вирусным белком, белком P0», - говорит Дженнифер Уилсон, соавтор статьи.. Уилсон является кандидатом наук в Школе интегративных наук о растениях (SIPS) в Корнельском университете и проводит исследование для своей диссертации с доктором Хеком.
P0 представляет собой белок PLRV, который экспрессируется внутри растительной ткани, но не внутри тли. Хотя ранее было показано, что P0 подавляет иммунную систему растений, воздействие белка на иммунную систему насекомого стало для исследователей неожиданностью.
«Мы не знаем, поглощают ли тли P0 из растения или нет, но мы знаем, что, когда P0 присутствует в растении, иммунная система тли подавляется», - объясняет Уилсон..
Одним из важнейших результатов ослабления иммунной системы насекомых является увеличение распространения вируса насекомых Myzus persicae densovirus (MpDNV). Исследователи также обнаружили, что у тлей с большим количеством копий MpDNV больше шансов иметь крылья.
Поскольку зеленая персиковая тля редко имеет крылья до тех пор, пока осенью погода не станет холоднее, это увеличение числа крылатых насекомых может означать усиление распространения PLRV и MpDNV на новых хозяев в течение всего лета, синергетический эффект, которого не произойдет, поскольку много, если бы тля была заражена только одним из вирусов.
«Мы думаем, что нашли первый пример сотрудничества между вирусом растений и вирусом насекомых», - говорит Уилсон. «Это сотрудничество может привести к усилению передачи обоих вирусов».
Уилсон и Хек в настоящее время работают над проверкой этой гипотезы, повторяя эксперименты с тлей, не зараженной MpDNV, которую Уилсон собрал прошлым летом на фермах в северной части штата Нью-Йорк.
Будущая работа может включать в себя выяснение того, как MpDNV и белок P0 можно использовать для контроля передачи вируса тлей.
«Разработка стратегий блокировки передачи вируса в полевых условиях является основной целью нашей исследовательской программы», - сказал Хек, также адъюнкт-профессор SIPS. «Диссертация Уилсон меняет парадигму. Следите за новостями от нее в ближайшем будущем».