РНК-интерференция против колорадского жука

Потери урожая картофеля, вызванные колорадским жуком, в мировом масштабе ежегодно оцениваются в полмиллиарда долларов. Для борьбы с этим вредителем применяют химические инсектициды, но у жуков часто развивается устойчивость к этим веществам. Новый метод борьбы основан на механизме РНК-интерференции — изменения активности генов при помощи особых молекул РНК.

Компания GreenLight Biosciences разработала «биопестицид» Ледпрона (известен также под коммерческим названием Calantha), в нем используется двухцепочечная молекула РНК, которая подавляет активность гена, ответственного за синтез фермента, занимающегося расщеплением белков в организме жука. В результате в клетках накапливаются продукты обмена веществ, что в конечном итоге приводит к гибели. Эффективность метода проверена в новом исследовании ученых Университета штата Мэн под руководством Андрея Алехина.

«Ледпрона обладает совершенно новым механизмом действия, не похожим ни на один другой инсектицид, — говорит Алехин. — Большинство инсектицидов нацелены на какой-то белок внутри своих целевых вредителей. Ledprona, с другой стороны, предотвращает синтез белка, воздействуя на матричную РНК».

Предыдущие работы проверяли метод в полевых условиях и подтвердили его летальность по отношению к колорадским жукам. Теперь аспирант Университета штата Мэн Сэмюэл Паллис (Samuel Pallis) и его коллеги сосредоточились на проверке воздействия Ледпроны на подвижность взрослых особей, выживание во время окукливания и размножение. Колорадские жуки, используемые для исследования, были получены на исследовательской ферме Aroostook в Преск-Айл.

В тесте на подвижность взрослых жуков исследователи применяли аэродинамические трубы, а ботва картофеля использовалась в качестве аттрактанта. Ученые провели линию внутри трубы и измерили, как часто жуки, помещенные внутрь, пересекали ее и сколько времени им для этого требовалось. Жуков экспериментальной группы кормили листьями картофеля, обработанными Ледпроной, контрольных жуков кормили листвой, обработанной дистиллированной водой. Чтобы проверить выживаемость до окукливания, исследователи поместили личинок четвертого возраста в пластиковые контейнеры и кормили их листьями картофеля, которые могли быть обработаны Ледпроной в высокой или низкой концентрации или же дистиллированной водой. Контейнеры проверяли каждый день, пока все особи не окуклились или не погибли. Показатели воспроизводства включали в себя количество отложенных яиц, долю яиц, из которых вылупились личинки, количество случаев откладки яиц в течение 24 часов и время до начала выхода личинок из яиц.

Оценка подвижности показала, что после трех дней кормления обработанной листвой колорадские жуки не теряли своей мобильности, но она снижалась, когда проходило еще четыре дополнительных дня получения препарата. В эксперименте по выживанию во время окукливания результаты оказались неоднозначными. «Меньше обработанных жуков пережило окукливание, — говорит Алехин. — Однако те, кто выжил, окуклились так же быстро, как и необработанные жуки».

Однако влияние Ледпроны на размножение колорадского жука было ярко выраженным. Самки, которые питались листвой, обработанной Ледпроной, откладывали значительно меньше яиц, и среди этих яиц была значительно ниже доля тех, из которых выходили личинки. Кроме того, у самок экспериментальной группы было значительно больше время инкубации, необходимой для вылупления личинок.

Полученные результаты обнадеживают, но они не означают, что Ледпрона может быть единственным методом борьбы с колорадским жуком. «В области борьбы с вредителями, — говорит Алехин, — в менталитете должен произойти переход от вечного поиска "серебряной пули", которая, как ожидается, решит проблему раз и навсегда, чего на деле никогда не бывает, к поиску хороших компонентов интегрированных систем борьбы с вредителями. Я думаю, что Ледпрона может быть таким компонентом».

Команда Алехина начнет тестирование воздействия препарата на колорадских жуков в коммерческих картофелеводческих хозяйствах в течение летнего сезона 2023 года.

Результаты исследования опубликовал Journal of Economic Entomology.