Множественное независимое возникновение одной точечной мутации в гене тетраспанина хлопковой совки обусловливает доминантную устойчивость к Bt-хлопчатнику

Введение: Трансгенные сельскохозяйственные культуры, продуцирующие инсектицидные белки, полученные из Bacillus thuringiensis (Bt), используются во всём мире для уничтожения основных насекомых-вредителей и дают многочисленные преимущества, включая улучшение контроля вредителей, повышение прибыли, снижение применения инсектицидов и усиление биологического контроля. Однако эти преимущества быстро утрачиваются вследствие эволюции устойчивости вредителей к Bt.

Результаты: Основная стратегия замедления формирования устойчивости основана на использовании растений-рефугиев, не продуцирующих Bt, для воспроизводства достаточного количества чувствительных насекомых, которые спариваются с редкими устойчивыми насекомыми, появляющимися на Bt-культурах, что фактически приводит к разбавлению и/или удалению аллелей устойчивости из популяций вредителей. Ключевое допущение, обеспечивающее эффективность этой стратегии, заключается в рецессивном наследовании устойчивости. В Китае увеличивается распространённость доминантной устойчивости хлопковой совки Helicoverpa armigera к Bt-хлопчатнику, продуцирующему Cry1Ac; эта устойчивость связана с мутацией в гене тетраспанина HaTSPAN1 и превышает 125-кратную. С помощью секвенирования ампликонов мы проверили две гипотезы: мутация HaTSPAN1 возникла однократно и распространилась либо независимо возникала несколько раз на территории северного Китая. В трёх лабораторных линиях и 28 полевых популяциях, отобранных в северном Китае, были выявлены шесть устойчивых и 50 чувствительных гаплотипов. Филогенетический анализ показал, что мутация HaTSPAN1 возникла как минимум в четырёх независимых случаях и распространилась в пределах современных ареалов.

Выводы: Полученные результаты дают ценную информацию об эволюционном происхождении доминантной устойчивости к Bt-хлопчатнику, продуцирующему Cry1Ac, в северном Китае и объясняют быстрое увеличение распространённости устойчивости, возникшей в полевых популяциях. В этих районах необходимы дополнительные практические меры по управлению устойчивостью. © 2020 Общество химической промышленности.