Следующее поколение трансгенного хлопчатника: сочетание РНК-интерференции и Bt для противодействия устойчивости насекомых

Трансгенные культуры, продуцирующие инсектицидные белки бактерии Bacillus thuringiensis (Bt), широко выращивают во всём мире. Для противодействия быстро нарастающей устойчивости вредителей к культурам, продуцирующим один Bt-токсин, широко применяют трансгенные «пирамиды», продуцирующие два или более Bt-токсина, летальных для одного и того же вредителя. Однако перекрёстная устойчивость и антагонизм между Bt-токсинами ограничивают устойчивость этого подхода. В настоящей работе описаны создание и испытание первых пирамидных конструкций хлопчатника, сочетающих защиту с помощью Bt-токсина и РНК-интерференции (RNAi). Мы разработали два типа трансгенных растений хлопчатника, продуцирующих двухцепочечную РНК (dsRNA), предназначенную для нарушения метаболизма ювенильного гормона (JH) у широко распространённого чешуекрылого вредителя Helicoverpa armigera. Основное внимание уделяли подавлению активности метилтрансферазы ювенильной кислоты (JHAMT), играющей ключевую роль в синтезе JH, и белка связывания ювенильного гормона (JHBP), транспортирующего JH к органам. В 2015 и 2016 годах мы испытывали личинок Bt-устойчивой линии и родственной чувствительной линии H. armigera на семи типах хлопчатника: двух контрольных вариантах, Bt-хлопчатнике, двух типах хлопчатника с РНК-интерференцией (направленной против JHAMT или JHBP) и двух пирамидных конструкциях (Bt-хлопчатник в сочетании с каждым из типов РНК-интерференции). Оба типа хлопчатника с РНК-интерференцией эффективно воздействовали на устойчивых к Bt насекомых. В отношении чувствительной линии Bt-хлопчатник и РНК-интерференция действовали независимо друг от друга. Компьютерное моделирование условий северного Китая, где миллионы фермеров выращивают Bt-хлопчатник, а растения-хозяева H. armigera, не являющиеся трансгенными, широко распространены, показало, что пирамидные конструкции хлопчатника, сочетающие Bt-токсин и РНК-интерференцию, существенно замедляют развитие устойчивости по сравнению с одним Bt-хлопчатником.