Молекулярно-генетический анализ распространения резистентности к фосфорорганическим инсектицидам и пиретроидам в популяции колорадского жука на территории Республики Башкортостан

Полный текст

Введение Колорадский жук характеризуется значительным внутривидовым полиморфизмом и экологической пластичностью, что позволяет ему успешно адаптироваться к биотическим и абиотическим факторам окружающей среды, включая антропогенные воздействия. На всем ареале (как первичном, так и вторичном) у этого насекомого развилась резистентность практически ко всем современным и применявшимся ранее инсектицидам. По сведениям, представленным в международной базе данных (The Database of Arthropods Resistance, 2011), колорадский жук приобрел устойчивость к 51 препарату из различных классов инсектицидов в 46 регионах мира. Одним из основных механизмов обеспечения резистентности насекомых к ФОС является снижение чувствительности к действию инсектицидов у мутантной формы ацетилхолинэстеразы (ache), которая связана с нуклеотидной заменой аденина на гуанин в положении 980 от начала гена, что приводит к замене аминокислоты серин на глицин в положении 291 (Zhu, Clark, 1997). В основе молекулярных механизмов резистентности к пиретроидным инсектицидам у насекомых лежат нуклеотидные мутации kdr в гене электрон-чувствительного натриевого канала (voltage sensitive sodium channel, ldvssc1) (Williamson et al., 1996). Нуклеотидная мутация kdr приводит к замене аминокислоты лейцин на фенилаланин в положении 1014. Цель данной работы состояла в исследовании распространения мутаций в генах ache и ldvssc1 в популяциях колорадского жука на территории Республики Башкортостан. МатериалЫ и методы Генотипирование проведено у 5 выборок имаго колорадского жука из локальных популяций периферии (Миякинский - юго-западный, Куюргазинский - южный, Янаульский - северный районы) и центральной части (Уфимский и Бирский районы) Республики Башкортостан. В каждой популяции проведен анализ 30-50 особей из выборки перезимовавших имаго. Обработку инсектицидами (актеллик - ФОС и децис - синтетический пиретроид) проводили топикальным методом рабочими растворами в дозе 1 мкл/особь. Растворы наносили микрошприцем марки МШ-1 на вентральную область переднегруди. Все рабочие растворы инсектицидов готовили на 96 % этаноле. В контроле насекомых обрабатывали этанолом. После обработки жуков помещали в чашки Петри в 10 повторностях по 10 особей на одну повторность. Учёт гибели вели через 3 суток. Экстракция ДНК была проведена фенол-хлороформным методом. Для изучения полиморфизма фрагментов генов ache и ldvssc1 использовали метод двунаправленной ПЦР-амплификации специфических аллелей (bi-PASA, bi-directional PCR amplification of specific allele). Данный метод позволяет идентифицировать как чувствительные/резистентные гомозиготные генотипы SS и RR, так и гетерозиготные SR (Clark et al., 2001). Результаты Результаты распределения частот встречаемости мутантных аллелей (R) и генотипов, гомозиготных по наличию «диких» и мутантных аллелей (SSи RR), были сопоставлены с частотами встречаемости устойчивых и чувствительных фенотипов в выборках, обработанных диагностическими концентрациями инсектицидов (табл. 1). В локалитетах, входящих в группу южных и восточных районов, отмечено совпадение распределения частот. Северо-западные и центральные группы демонстрируют превышение доли устойчивых к ФОС фенотипов по сравнению с долей генотипов, несущих мутантный аллель ache, и сниженную частоту встречаемости фенотипов, устойчивых к пиретроидам, по сравнению с частотой генотипов, несущих мутантный аллель гена ldvssc1. Обсуждение Полученные данные свидетельствуют о повышении уровня неспецифической устойчивости к ФОС (отличия долей фенотипов от долей соответствующих генотипов, р < 0,001), что может быть связано с особенностями метаболической устойчивости, а также со структурой и плотностью покровов имаго. Нами проведено генотипирование мутации в гене ache, но появились данные, свидетельствующие о наличии точечных мутаций в гене ache2 (Revuelta et al., 2011; Piiroinen et al., 2013). Для окончательного вывода о генетической основе формирующейся у колорадского жука из локальных популяций Республики Башкортостан резистентности необходимо определение частоты встречаемости мутаций в генах, контролирующих метаболические процессы, в частности, генах семейства цитохрома Р 450.

Об авторах

Лиана Ахнафовна Сыртланова

Институт биохимии и генетики Уфимского научного центра РАН (ИБГ УНЦ РАН)

Email: SLian4ik@mail.ru
аспирант, лаборатория физиологической генетики

Константин Альбертович Китаев

Институт биохимии и генетики Уфимского научного центра РАН (ИБГ УНЦ РАН)

Email: cordek@ya.ru
к. б. н., научный сотрудник, лаборатория физиологической генетики

Список литературы

Дополнительные файлы