Изучение жизненных стратегий вируса ядерного полиэдроза непарного шелкопряда в различных климатических условиях для эффективного управления популяциями дендрофильных филлофоагов

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 17-46-07002

НазваниеИзучение жизненных стратегий вируса ядерного полиэдроза непарного шелкопряда в различных климатических условиях для эффективного управления популяциями дендрофильных филлофоагов

Руководитель Мартемьянов Вячеслав Викторович, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт систематики и экологии животных Сибирского отделения Российской академии наук , Новосибирская обл

Конкурс №21 - Конкурс 2017 года на получение грантов Российского научного фонда по приоритетному направлению деятельности Российского научного фонда «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований международными научными коллективами» (совместно с Министерством сельского, лесного и рыбного хозяйства Японии - MAFF/AFFRCS)

Область знания, основной код классификатора 06 - Сельскохозяйственные науки; 06-101 - Лесное хозяйство

Ключевые слова Защита растений, биопрепараты, листогрызущие чешуекрылые, непарный шелкопряд, бакуловирусы, скрытые инфекции, управление численностью популяций

Код ГРНТИ62.13.43

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Вспышки массового размножения дендрофильных филлофагов являются серьезной экономической проблемой многих стран, включая Россию и Японию. Непарный шелкопряд Lymantria dispar является одним из наиболее распространенных видов лесных вредителей, как в Японии, так и в России и регулярно формирует очаги массового размножения, площадь которых нередко может превышать 1 млн. га. Другая проблема вытекает из дивергенции этого широко распространенного вида на несколько подвидов: высокая миграционная активность самок дальневосточных подвидов относительно европейского подвида, населяющего всю Европу и значительную часть Северной Америки. В связи с этим, североамериканские страны (Канада и США) предъявляют очень жесткие требования к транспортным средствам и грузам на предмет его контаминации яйцекладками азиатских подвидов непарного шелкопряда. Поскольку самки азиатских подвидов, в отличие от европейского подвида, сильно привлекаются светом в ночное время, то эта проблема стоит особо остро в период массового лета насекомых. Наш проект направлен на изучение жизненных стратегий основного естественного энтомопатогена непарного шелкопряда – вируса ядерного полиэдроза непарного шелкопряда (ВЯПНШ). ВЯПНШ высокоспециализированный энтомопатоген, который вызывает эпизоотии в популяциях своего хозяина, что обуславливает его использование во многих странах в качестве биологического регулятора плотности популяций шелкопряда. Вирус способен формировать 2 типа инфекций: 1) открытая (острая) форма инфекции, которая приводит к быстрой гибели организма хозяина, его разжижению и последующему высвобождению вируса в окружающую среду, где вирус будет инфицировать следующую особь хозяина при пероральном проникновении (например при питании); 2) скрытая (персистирующая в хозяине) форма инфекции, которая в оптимальных условиях не приводит к гибели хозяина, однако инфицирует его потомство и способна перейти в острую форму инфекции (без экзогенного заражения) при воздействии на хозяина стресс факторов (например, голодание). Данные формы определяются диаметрально противоположной эволюцией способов нападения патогена: в первом случае эволюция будет идти по пути усиления вирулентных свойств (чтобы вирус имел возможность высвободиться и заразить другую особь этой же или последующей генерации), во втором случае наоборот – вирулентные свойства патогена будут ослабевать, т.к. высоковирулентные формы не позволят хозяину оставить инфицированное потомство и будут элиминироваться отбором. В соответствии с выделенными формами бакуловирусной инфекции мы выделяем две жизненные стратегии, которые подразумевают диаметрально противоположное развитие вирулентных свойств: острая, с персистенцией вируса в окружающей среде, и скрытая, с персистенцией вируса в организме хозяина. Научный интерес исследователей вирусологов значительно смещен в сторону изучения острого типа жизненной стратегии вируса, по сравнению с изучением жизненной стратегии скрытого типа. Это в первую очередь связанно с особенностями течения патогнеза в случае стратегии острого типа: быстрая гибель насекомого-хозяина. Однако, по нашему мнению, второй тип жизненной стратегии вируса имеет не менее (а возможно и более) важное значение для управления популяциями вредителей, так как вертикально передающийся вирус с жизненной стратегией скрытого типа тесно ассоциирован с организмом хозяина в пространственно-временном контексте. Данная особенность особенно важна для управления популяциями хозяев с высокой миграционной активностью, такими как дальневосточные популяции непарного шелкопряда. В частности, мы можем пространственно «приклеить» вирус к популяции хозяина, которая будет в дальнейшем регулироваться автоматически на протяжении нескольких лет за счет индукции спонтанных эпизоотий. Данные события могут происходить не только в местах внесения препарата, но и на удаленных от места внесения препарата территориях, куда мигрировали насекомые. Таким образом, основная цель заявляемого проекта: изучить особенности жизненных стратегий энтомопатогенного вируса, поражающего непарного шелкопряда, для выявления экологических и молекулярных паттернов, присущих изучаемым жизненным стратегиям вируса. Для достижения данной амбициозной цели мы планируем провести мультидисциплинарное и трансконтинентальное исследование, направленное на изучение особенностей изолятов ВЯПНШ выделенных на обширной территории (с Восточной Европы через всю Азию до японских островов). Будут охарактеризованы следующие параметры: вирулентность, способность сохраняться в окружающей среде (т.е. на листьях, подстилке, в почве), способность инициировать в организме хозяина скрытую инфекцию, способность к вертикальной передаче от родителей к потомкам через инфицированное яйцо (трансовариальная передача), способность инициировать острую форму инфекции в дочернем поколении хозяина после трансовариальной передачи. Мы планируем разработать молекулярные маркеры, для штаммов, с присущим тем или иным типам жизненной стратегии. Мы также планируем получить новые данные в отношении функционирования того или иного типа жизненной стратегии ВЯПНШ с помощью RNA-seq технологии, тестируя вирус на клеточных линиях, полученных от непарного шелкопряда. Наконец мы планируем выявить основной драйвер эволюции ВЯПНШ: генетика хозяина или окружающая среда. Полученные знания будут использованы для оптимизации применения экологически безопасных биоинсектицидов в управлении численностью непарного шелкопряда на Дальнем Востоке и в других регионах, где данный вид формирует очаги массового размножения.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Ильиных А.В., Батурина О.А., Ильиных Ф.А., Поджвайт Дж.Д., Поленогова О.В., Белоусова И.А., Мартемьянов В.В., Кабилов М.Р. Change in the virulence of the Lymantria dispar nucleopolyhedrovirus during passage in the insect host International Journal of Pure and Applied Zoology, Volume 6, Issue 2, pp: 15-17 (год публикации - 2018)

2. Иноуе М.Н., СузукиОхно И., Хага Ю., Аараи Х., Сано T., Мартемьянов В.В., Куними Ю. Population dynamics and geographical distribution of the gypsy moth, Lymantria dispar, in Japan Forest Ecology and Management, 434, 154–164 (год публикации - 2019)
10.1016/j.foreco.2018.12.022

3. Мартемьянов В., Быков Р., Деменкова М., Гниненко Ю., Романцев С., Болонин И., Мазунин И., Белоусова И., Аханаев Ю., Павлушин С., Красноперова П., Илинский Ю. Genetic evidence of broad spreading of Lymantria dispar in the West Siberian Plain PloS ONE, 14(8), e0220954 (год публикации - 2019)
10.1371/journal.pone.0220954

4. Джоумад А., Нисол А., Стюарт Д., Холден Д., Захири Р., Иноуе М.Н., Мартемьянов В.В., Левесквье Р.С., Хамелин Р.С. Куссон М. Reassessment of the status of Lymantria albescens and L. postalba 2 (Lepidoptera: Erebidae: Lymantriinae) as distinct “Asian gypsy moth” species, 3 using both mitochondrial and nuclear sequence data Systematic Entomology (год публикации - 2019)

5. Куренщиков Д.К., Мартемьянов В.В., Имранова Е.Л. Популяция азиатской формы непарного шелкопряда (Lymantria dispar L.) в эруптивной фазе динамики численности Сибирский экологический журнал (год публикации - 2020)

6. Павлушин С.В., Белоусова И.А., Черткова Е.А., Крюкова Н.А., Глупов В.В., Мартемьянов В.В. The effect of population density of Lymantria dispar (Lepidoptera: Erebidae) on its fitness, physiology and activation of the covert nucleopolyhedrovirus European Journal of Entomology (год публикации - 2019)
10.14411/eje.2019.009

7. Павлушин С.В., Белоусова И.А., Черткова Е.А., Аханаев Ю.Б., Мартемьянов В.В., Глупов В.В. Влияние голодания, как популяционного стресс-фактора, на активацию скрытой бакуловирусной инфекции непарного шелкопряда Журнал Общей Биологии (год публикации - 2020)
10.1134/S0044459620010066

8. Аханаев Ю.Б., Белоусова И.А., Лебедева Д.А., Павлушин С.В., Мартемьянов В.В. A Comparison of the Vertical Transmission of High- and Low-Virulence Nucleopolyhedrovirus Strains in Lymantria Dispar L. Insects, 11(7), 455 (год публикации - 2020)
10.3390/insects11070455

9. Конончук А.Г., Мартемьянов В.В., Игнатьева А.Н., Белоусова И.А., Иноуэ М.Н., Токарев Ю.С. Susceptibility of the Gypsy Moth Lymantria dispar (Lepidoptera: Erebidae) to Nosema pyrausta (Microsporidia: Nosematidae) Insects (MDPI), 12,447 (год публикации - 2021)
10.3390/insects12050447

10. Павлушин С.В., Илинский Ю.Ю., Белоусова И.А., Байбородин С.И., Лунев Е.А., Кечин А.А., Храпов Е.А., Филипенко М.Л., Тощаков С.В., Мартемьянов В.В. Appearances are deceptive: Three RNA viruses co-infected with the nucleopolyhedrovirus in host Lymantria dispar Virus Research, 297, 198371 (год публикации - 2021)
10.1016/j.virusres.2021.198371

Публикации