Разработка предиктивной технологии выявления клонов тлей, устойчивых к фитотоксинам инсектицидного действия, на основе анализа последовательности генов CYP450. ГПНИ «Фундаментальные основы биотехнологий», подпрограмма «Геномика», задание 2.55 : отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / БГУ ; научные руководители В. П. Курченко, Н. В. Воронова

Abstract

Объектом исследования являются тли природных популяций, адаптированные к питанию на растениях, продуцирующих вторичные метаболиты инсектицидного действия. Цель работы – изучение генетических основ формирования у тлей устойчивости к действию фитотоксинов и создание предиктивного алгоритма, позволяющего выявлять устойчивые виды и клоны тлей в природных популяциях фитофагов. Основными методами исследования являются ПЦР, клонирование ДНК, секвенирование ДНК, флуоресцентная спектрофотометрия, газовая хроматография, тестирование в ольфактометрах, биоинформационные методы, статистический анализ. В процессе работы проводились экспериментальные исследования особенностей формирования трофических адаптаций у многоядных видов тлей, изучение состава вторичных метаболитов их кормовых растений и связи состава вторичных метаболитов и пригодности отдельных растений для питания тлей, оценивался ферментативный (цитохром-эстеразный) статус тлей из разных линий, изучалась устойчивость тлей к инсектицидам, были амплифицированы последовательности CYP4 и CYP6 тлей и изучена их изменчивость в сравнении с теми же генами насекомых других таксонов. В результате исследования впервые были установлены трофические преференции лабораторных клонов тлей Myzus persicae и отсутствие зависимости формирования трофических преференций от исходного кормового растения при условии кратковременного (до 2-х месяцев) культивирования. Показано, что наличие среди вторичных метаболитов веществ инсектицидного и репеллентного действия в экспериментальных условиях не модифицирует поведения адаптированных видов тлей. Установлено, что генетические идентичные линии тлей, адаптированные к питанию на растениях с разным содержанием токсичных вторичных метаболитов, обладают различным цитохром-эстеразным статусом и различной устойчивостью к инсектицидам. При этом различия в нуклеотидных последовательностях генов, кодирующих белки системы детоксикации, отсутствуют. Показано, что последовательности геновCYP4 и CYP6 у насекомых относятся к высоко вариабельным, нуклеотидная идентичность генов одного подсемейства не достигает 50 %, что позволяет сделать вывод о невозможности прямого получения последовательностей этих генов с геномной ДНК, а также взаимной экстраполяции данных, полученных для разных видов тлей. Предложен алгоритм оценки потенциальной устойчивости тлей фауны Беларуси к инсектицидам.