Функциональная избыточность двух белков — ABC-транспортёров — в реализации токсического действия Bacillus thuringiensis на хлопковую совку

Эволюция устойчивости вредителей снижает эффективность инсектицидных белков грамположительной бактерии Bacillus thuringiensis (Bt), широко применяемых в препаратах для опрыскивания и трансгенных культурах. Для более эффективного мониторинга, контроля и преодоления устойчивости вредителей к токсинам Bt необходимо лучше понимать её генетическую основу. В настоящем исследовании с помощью редактирования генов CRISPR/Cas9 изучали генетику устойчивости к Bt и связанные с ней изменения чувствительности к другим микробным инсектицидам у хлопковой совки (Helicoverpa armigera) — одного из наиболее опасных вредителей в мире. Мы обнаружили, что совместное нокаутирование генов ABC-транспортёров HaABCC2 и HaABCC3 вызывало более чем 15 000-кратную устойчивость к токсину Bt Cry1Ac, тогда как нокаутирование только HaABCC2 или только HaABCC3 оказывало незначительное влияние или не влияло на устойчивость. Устойчивость наследовалась аутосомно-рецессивно. Биотестирование потомства от межлинейных скрещиваний показало, что одного аллеля дикого типа любого из генов — HaABCC2 или HaABCC3 — достаточно для сохранения значительной чувствительности к Cry1Ac. В отличие от ранее полученных данных, чувствительность к двум инсектицидам, полученным из бактерий, не относящихся к Bt (абамектину и спинетораму), не изменялась при нокаутировании HaABCC2, HaABCC3 или обоих генов. Полученные результаты впервые свидетельствуют о том, что для сохранения значительной чувствительности H. armigera к Cry1Ac достаточно белка HaABCC2 или HaABCC3. Функциональная избыточность этих двух белков в реализации токсического действия Cry1Ac на H. armigera, вероятно, снижает вероятность возникновения устойчивости в природных популяциях по сравнению с нарушением токсического процесса, при котором мутации в одном белке могут приводить к устойчивости.