Почему белокрылка получила ген от одного из различных растений, которыми она питается

Белокрылки преодолевают токсин в растениях, которые они едят, за счет использования собственной генетической защиты растения, вероятно, переданной от растения к насекомому миллионы лет назад с помощью вируса.

бабочка-белокрылка

В первом известном примере горизонтального переноса генов между растением и животным, обычный вредитель, известный как белокрылка ( Bemisia tabaci ), получил ген от одного из различных растений, которыми он питается, сообщили сегодня исследователи (25 марта) в Cell . Ген BtPMaT1 защищает насекомых от фенольных гликозидов, токсинов, которые вырабатываются многими растениями для защиты от таких вредителей, что позволяет белокрылке лакомиться.

«Это действительно крутое исследование», — говорит Чарльз Дэвис, биолог-эволюционист из Гарвардского университета, который не принимал участия в исследовании. Это «демонстрирует еще один прекрасный пример того, как горизонтальный перенос генов между эукариотами придает эволюционную новизну».

ген перенос горизонтальныйГоризонтальный перенос генов — это несексуальный обмен генами между видами. Ранее это было зарегистрировано между одноклеточными организмами и даже между некоторыми эукариотами, такими как грибы и жуки. Существует несколько способов горизонтального переноса генов. Генетический материал может передаваться через фаги или другие вирусы, а некоторые организмы могут поглощать свободную ДНК из окружающей среды.

Исследовательская группа не начинала с поиска доказательств межвидовой передачи генов с участием белокрылки, говорит соавтор Тед Терлингс, химик-эколог из Университета Невшателя. Коллега Терлинга Юцзюнь Чжан и его команда из Китайской академии сельскохозяйственных наук изначально пытались понять, как этим вредителям удается уклоняться от защиты стольких растений. «[Белокрылки] вызывают болезни у растений», — говорит Терлингс. Они могут опустошить посевы. «Вот почему они так экономически чрезвычайно важны во всем мире».

Лаборатория Чжана началась с изучения генома белокрылки в поисках генов, которые помогают ей противостоять естественным пестицидам, выделяемым растениями. После сравнения его генома с аналогичными насекомыми, которые не могут противостоять токсинам растений, они остановились на BtPMaT1 . Они обнаружили, что этот ген кодирует белок, нейтрализующий фенольные гликозиды. Затем команда приступила к поиску эволюционных корней гена с использованием баз данных геномов Национального центра биотехнологической информации (NCBI). Никакие другие насекомые не разделяли этот ген или хотя бы похожий на него. Это должно было быть откуда-то еще.

В конце концов, в одной из баз данных они нашли доказательства схожих генов, но они были у растений, а не у других насекомых. Команда подозревает, что вирус в растении принял ген около 35 миллионов лет назад, а затем белокрылка съела это зараженное растение. Вирус передал ген в геном насекомого, а затем он закрепился в популяции.

«Это показывает, что эволюция может включать гены других организмов, которые могут помочь вам лучше выжить», — говорит Терлингс.

Как только ученые идентифицировали ген и определили, что он произошел от растений, они обратили свое внимание на его деактивацию. Они с помощью генной инженерии создали растения томата с токсином для экспрессии РНК, которая мешает гену. Когда насекомые питались этими растениями, защитный ген заглушался, и насекомые умирали. Когда другому насекомому, Myzus persicae , без гена BtPMaT1 было разрешено питаться одними и теми же генно-инженерными растениями томатов, их уровень смертности не изменился, что позволяет предположить, что исследователи смогут вывести культуры, устойчивые к белокрылкам, но выигравшие. не причинят нового вреда другим видам.

Памела Солтис, биолог растений из Университета Флориды, которая не принимала участия в исследовании, говорит в электронном письме The Scientist, что исследование поднимает «интригующие вопросы», например, как и когда произошла передача гена и «как участвовал ли этот процесс в формировании у травоядных животных устойчивости к химии растений?».

(Visited 1 times, 1 visits today)

Геннадий

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *