Ученые Университета «Сириус» создают тест-систему, которая поможет предсказывать и регулировать численность наиболее опасных насекомых-вредителей лесов России.
Биологи изучают геном представителей наиболее опасных видов бабочек-шелкопрядов, определяют генетические особенности, отвечающие за устойчивость вредителей к неблагоприятным условиям окружающей среды, чтобы выявить эффективные способы борьбы с насекомыми.
Исследование проводится в рамках проекта «Молекулярные подходы в защите растений от насекомых-вредителей как фундамент экологически безопасного природопользования», поддержанного грантом нацпроекта «Наука» федеральной территории Сириус.
Бабочки-шелкопряды – одни из самых опасных вредителей хвойных и лиственных лесов. Они широко распространены в Сибирском и Уральском регионах нашей страны. При благоприятных условиях окружающей среды гусеницы объедают хвою и листья, ослабляя жизнеспособность деревьев. Впоследствии на них нападают уже другие вредители, и леса в итоге погибают. Насекомые наносят существенный экономический ущерб.
На борьбу с шелкопрядом уходит более половины бюджета, выделяемого государством на защиту лесов.
Для успешного противодействия этим опасным насекомым научная группа, созданная в Университете «Сириус», планирует создать систему, направленную на обнаружение наиболее опасных видов шелкопряда, а также на прогнозирование роста их численности. Эти насекомые способны резко увеличивать свою численность, если попадут в благоприятные условия. При этом разные виды бабочек различаются по своей устойчивости к воздействию природных факторов, таких как температура и влажность воздуха. Попав в некомфортные для развития условия, гусеницы шелкопряда способны впадать в летнюю спячку и пережидать слишком высокие или низкие температуры, а затем возвращаться к активному росту.
Сотрудники Научного центра генетики и наук о жизни Университета «Сириус» подробно изучают геном вредителя и выясняют, какие именно гены отвечают за устойчивость гусениц шелкопряда к неблагоприятным воздействиям окружающей среды. Это поможет узнать, в каких условиях личиночные формы насекомых отправляются в спячку.
С помощью тест-системы, над которой работают ученые, можно будет предсказывать «взрывные» периоды роста численности вредителя. А значит, государственные службы лесопатологического мониторинга смогут более эффективно с ним бороться.
«Мы планируем создать каталог генов, который поможет быстро определять вредоносное насекомое по его ДНК. В числе преимуществ можно отметить скорость, дешевизну и простоту использования нашей системы. Внедрение разработки в практику не потребует от надзорных органов покупки новых дорогостоящих приборов. Для успешной работы достаточно иметь лабораторию, оснащенную стандартным оборудованием для генетического анализа. Поэтому любой карантинный центр растений сможет использовать нашу систему генов-маркеров, четко указывающих на присутствие в лесном массиве опасного вредителя», – рассказывает Сергей Павлушин, руководитель молодежной исследовательской группы Научного центра генетики и наук о жизни Университета «Сириус».
Еще одна задача, которой займутся исследователи, состоит в разработке безопасных и экологичных способов борьбы с насекомыми, повреждающими не только природные леса, но и сельскохозяйственные культуры. Для этого ученые изучат особенности цитоплазматического полиэдровируса DsCPV-1 — природного врага шелкопрядов. DsCPV-1 обладает всеми свойствами, подходящими для разработки биологического инсектицида, такими как высокая эффективность и широкий спектр видов насекомых-вредителей, которых вирус способен заражать. Кроме того, помимо шелкопрядов, этот вирус также поражает табачного бражника, гусеницы которого поедают томаты и картофель.
Этот патоген способен передаваться от самки насекомого к ее потомству. Даже если инфицированная бабочка успеет отложить яйца, то они все равно будут заражены вирусом. Поэтому вылупившиеся из них гусеницы вскоре погибнут, не успев нанести вред растениям. Преимущество такого подхода борьбы состоит в том, что вирус абсолютно безопасен как для человека, так и для полезных насекомых.
Ученые «Сириуса» изучат, как вирус попадает в организм бабочек, и определят генетические особенности, которые помогают насекомым противостоять патогену. В будущем это поможет создать препарат, способный эффективно регулировать численность вредителей, тем самым снижая государственные расходы на поддержание здоровья лесных и сельскохозяйственных угодий России.