Учёные Новосибирского ГАУ совместно с немецкими коллегами изучили, почему насекомые-вредители очень быстро перестают реагировать на биологические инсектициды, и выяснили, что в формировании устойчивости участвуют, в том числе, и эпигенетические механизмы.
Результаты работы опубликованы в журнале Virulence. Бактерии Bacillusthuringiensis используются для биологической защиты растений от насекомых-вредителей в сельском и лесном хозяйстве уже десятки лет. В отличие от химических методов, этот безопасен для окружающей среды, поэтому он активно применяется в США, Европе и России. Для беспестицидных зон или тех, где производится органическая продукция, он практически обязателен. Кроме того, у бактерий Bacillusthuringiensis есть токсин, ген которого встраивают в трансгенные растения, чтобы они сами убивали насекомых.
Известно, что насекомые достаточно быстро формируют устойчивость к химическим инсектицидам. Раньше считалось, что с бактериями и грибами они этого делать не могут. Оказалось, наоборот – вредители перестают реагировать на Bacillusthuringiensis буквально в течение нескольких лет. Группа исследователей из Новосибирского государственного аграрного университета, Университета Гиссена (Германия) и Института систематики и экологии животных СО РАН попытались понять, с чем это связано. Работа велась в рамках гранта РНФ.
«Формирование устойчивости насекомых к данным бактериям активно изучается во всём мире. Установлено, что оно происходит за счёт мутаций. Наша работа пионерская, она впервые показала: в этом процессе участвуют не только мутации, но ещё и эпигенетические механизмы – наследование без изменения ДНК, – рассказывает заведующий лабораторией биологической защиты растений и биотехнологии Новосибирского государственного аграрного университета доктор биологических наук Иван Дубовский. – У насекомых повышается уровень ацетилирования гистонов, метилирования ДНК и появляются микроРНК, которые стимулируют изменения иммунной системы. Участие последней в формировании у вредителей устойчивости к бактериям мы доказали в прошлом году».
Эксперимент проходил навощиной огнёвке – вредителе пчеловодства и, по совместительству, одном из лучших модельных объектов в мире. Это насекомое может давать одно поколение за месяц и до 10 поколений за год. Учёные три года выращивали огнёвок в лаборатории, заражая каждое поколение бактериями Bacillusthuringiensis, и экспериментальная эволюция показала: вредителю удалось выработать устойчивость к бактериям буквально за 30 поколений.
«Чтобы попытаться затормозить скорость этого процесса, нужно использовать более современные методы защиты растений, чем те, что используются сейчас. Необходимо пересмотреть само понятие «биопрепарат». Он должен включать в себя не просто размноженные бактерии, но и различные добавки – например, иммунносупресанты– говорит Иван Дубовский. – Мы показали, что при заражении насекомых у них моментально запускаются эпигенетические механизм. Если мы заблокируем этот ответ, то сможем предложить биопрепараты нового поколения и сделать трансгенные технологии более эффективными».
nsau.edu.ru
