Новости

4 августа, 2017 18:21

Ученые выяснили, как работают механизмы защиты насекомых-вредителей

Источник: Газета.ru
Российские ученые из Института систематики и экологии животных (ИСиЭЖ) СО РАН и Новосибирского государственного аграрного университета совместно с иностранными коллегами выяснили, что насекомые используют особые механизмы для защиты от бактерий Bacillus thuringiensis – действующего вещества большинства биологических пестицидов. В формировании устойчивости вредителей к бактериям участвуют эпигенетические механизмы наследования, изменяющие экспрессию генов, но не изменяющие последовательность ДНК, как это происходит при мутациях. Результаты помогут усовершенствовать биологические препараты для борьбы с вредителями. Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда (РНФ), результаты работы опубликованы в журнале Virulence.
Фото: www.udec.ru

Ученые исследовали, как в процессе эволюции формировалась устойчивость у насекомых к грибам и бактериям, которые использует человек для контроля численности вредителей. Во всем мире основной причиной устойчивости насекомых к биоинсектицидам, несущим токсин бактерий Bacillus thuringiensis, называют мутации – изменения в генотипе. Ученых заинтересовало, как насекомые-вредители развили устойчивость к бактериям, и какую роль в этом играют эпигенетические механизмы регуляции наследственной информации.

«Мы впервые описали участие этих вторичных механизмов наследования в развитии устойчивости насекомых к биологическим инсектицидам», – сообщил соавтор исследования и руководитель гранта РНФ, заведующий лабораторией ИСиЭЖ СО РАН, доктор биологических наук Иван Дубовский.

Эпигенетические механизмы регуляции экспрессии генов. Рисунок предоставлен Dr. Krishnendu Mukherjee.

 

Эволюционные биологи считают, что наследственные изменения свойств и признаков организма (фенотипические изменения) могут произойти за счет эпигенетических механизмов. В отличии от мутаций, вторичные механизмы наследования не изменяют генетическую информацию, а заставляют одни гены «работать» (экспрессироваться), а другие – «молчать». Активность генов у насекомых изменялась за счет таких механизмов, как метилирование ДНК (модификация молекул ДНК без изменения самой нуклеотидной последовательности ДНК); ослабление связи между ДНК и гистонами – внутриядерными белками (ацетилирование гистонов) и синтез малых некодирующих молекул РНК (микроРНК). При этом работают лишь те гены, продукты которых необходимы в настоящий момент.

В ходе исследования биологи определили, что зараженные бактериями насекомые «включают» защитные механизмы уже при развитии инфекционного процесса. Это говорит о том, что благодаря таким механизмам насекомые очень быстро (несколько десятков поколений) способны развивать устойчивость к бактериям.

«Наши результаты свидетельствуют, что метилирование ДНК, ацетилирование гистонов и синтез микроРНК опосредуют микроэволюционные процессы формирования устойчивости насекомых к бактериям Bacillus thuringiensis», – прокомментировал Иван Дубовский.

Полученные результаты позволят в будущем преодолеть у насекомых-вредителей устойчивость к бактериям. Ученые разработают методы, которые помогут подавить эпигенетические механизмы наследования у насекомых и усовершенствовать биологические препараты.

Исследование выполнено совместно с учеными из Университета Гиссена (Германия).

14 июня, 2024
Обнаружен эффективный способ предсказания развития отдаленных метастазов при раке молочной железы
Ученые НИИ онкологии Томского национального исследовательского медицинского центра РАН обнаружили ...
14 июня, 2024
Природная аптека: ученые открыли способность растительных пигментов усиливать действие противогрибкового препарата
Российские ученые выяснили, что природные растительные пигменты флавонолы способны в несколько раз у...