科羅拉多馬鈴薯甲蟲基因組可以深入了解主要的農(nóng)業(yè)害蟲
科羅拉多馬鈴薯甲蟲因其在啟動(dòng)農(nóng)藥行業(yè)中的作用而臭名昭著 - 以及它能夠抵抗為阻止它而開發(fā)的殺蟲劑。管理甲蟲每年花費(fèi)數(shù)千萬美元,但如果不加以控制,這可能會(huì)造成數(shù)十億美元損失。
為了更好地了解這種頑強(qiáng)的害蟲,由威斯康星大學(xué)麥迪遜分校昆蟲學(xué)家Sean Schoville領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)家小組對(duì)甲蟲的基因組進(jìn)行了測(cè)序,探測(cè)其基因,尋找其對(duì)新環(huán)境和殺蟲劑的驚人適應(yīng)性的線索。這些新信息揭示了這種昆蟲如何跳躍到新的植物宿主和處理毒素,它將幫助研究人員探索更多控制甲蟲的方法。
來自其他33所研究所和大學(xué)的Schoville及其同事在2018年1月31日的科學(xué)報(bào)告中報(bào)告了他們的發(fā)現(xiàn)。
科羅拉多馬鈴薯甲蟲的快速傳播,堅(jiān)韌和可識(shí)別的虎狀條紋自19世紀(jì)開始侵襲馬鈴薯以來引起了全球的關(guān)注。在20世紀(jì)40年代,德國(guó)將甲蟲作為潛在的農(nóng)業(yè)武器進(jìn)行了調(diào)查,戰(zhàn)后傳播到蘇聯(lián)集團(tuán)引發(fā)了一場(chǎng)反美宣傳活動(dòng),將入侵列入外界。更為溫和的是,它已被許多國(guó)家的郵票所采用,并在教室中用于教育昆蟲生命周期。
但是甲蟲能夠快速發(fā)展對(duì)殺蟲劑的抵抗力,并且能夠傳播到以前被認(rèn)為是荒涼的氣候中,這種氣候已經(jīng)讓昆蟲學(xué)家著迷和挫敗了幾十年。
“試圖開發(fā)新型殺蟲劑的所有努力都只是通過像這樣的害蟲從水中吹出來,可以很快克服它,”Schoville說。“這對(duì)馬鈴薯種植者和試圖管理馬鈴薯種植者的農(nóng)業(yè)昆蟲學(xué)家構(gòu)成了挑戰(zhàn)。從進(jìn)化的角度來看,這只是令人著迷。”
在甲蟲的基因組中,Schoville的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一系列多樣化的基因,用于消化植物蛋白,幫助甲蟲在宿主身上茁壯成長(zhǎng)。甲蟲也有更多的基因用于感知苦味,可能是因?yàn)樗麄兿矚g苦澀的茄屬植物家族,其中馬鈴薯是其中的一員。
但是當(dāng)談到害蟲臭名昭著的克服殺蟲劑的能力時(shí),研究人員驚訝地發(fā)現(xiàn)科羅拉多馬鈴薯甲蟲的基因組看起來很像它不那么耐寒的表親。該小組沒有找到新的抗性相關(guān)基因來解釋昆蟲的頑強(qiáng)性。
“所以這很有趣 - 它不是通過多樣化他們的基因組,添加新的基因,這可以解釋農(nóng)藥的快速進(jìn)化,”Schoville說。“所以它給我們留下了一大堆新的問題來追求它是如何運(yùn)作的。”
Schoville和他的合作者將他們的研究視為研究如何控制甲蟲及其生命歷史和進(jìn)化的各種科學(xué)家的資源。
“這個(gè)基因組的作用是讓我們能夠提出各種關(guān)于昆蟲的新問題,為什么它們是害蟲以及它們是如何進(jìn)化的,”佛蒙特大學(xué)教授和甲蟲基因組的另一位領(lǐng)導(dǎo)人Yolanda Chen說。努力。“這就是我們?yōu)榇烁械脚d奮的原因。”
基因組確實(shí)提供了甲蟲已知的對(duì)替代控制系統(tǒng)(稱為RNA干擾或簡(jiǎn)稱RNAi)的敏感性的線索。核酸RNA將遺傳指令從DNA轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì),RNAi使用基因特異性RNA鏈來干擾和降解這些信息。在甲蟲中,RNAi可用于膠化其細(xì)胞機(jī)器并充當(dāng)一種殺蟲劑??屏_拉多馬鈴薯甲蟲具有擴(kuò)展的RNAi加工途徑,這意味著它特別適合于實(shí)驗(yàn)性RNAi控制方法。
Schoville和Chen現(xiàn)在對(duì)另外100個(gè)科羅拉多馬鈴薯甲蟲及其近親的基因組進(jìn)行測(cè)序,以繼續(xù)研究過去150年來吸引了如此多人注意的耐寒性和適應(yīng)性。
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