Новая генетическая основа устойчивости кукурузной совки Helicoverpa zea к токсину Cry1Ac бактерии Bacillus thuringiensis

Сельскохозяйственные культуры, генетически модифицированные для выработки инсектицидных белков бактерии Bacillus thuringiensis, расширили возможности борьбы с вредителями, однако их эффективность снижается, когда у вредителей развивается устойчивость. Выяснение генетических механизмов устойчивости к токсинам Bacillus thuringiensis может улучшить мониторинг и меры по сдерживанию устойчивости, а также помочь в разработке новых инсектицидов. Мы изучили генетическую основу устойчивости к токсину Cry1Ac бактерии Bacillus thuringiensis у чешуекрылого вредителя Helicoverpa zea, одного из наиболее опасных вредителей сельскохозяйственных культур в США. Для этого исследования мы впервые создали сборку генома этого вида на хромосомном уровне: геном включает 31 хромосому общей длиной 375 Мб и 15 482 предсказанных белка. С помощью полногеномного исследования ассоциаций, тонкого картирования и секвенирования РНК мы выявили на хромосоме 13 локус количественного признака размером 250 кб, тесно связанный с устойчивостью у штамма Helicoverpa zea, отобранного на устойчивость в полевых и лабораторных условиях. Мутация в этом локусе способствовала развитию устойчивости, но сама по себе была недостаточна для ее формирования, что указывает на вклад вариантов нескольких генов. В этом локусе нет генов, ранее связывавшихся с устойчивостью или чувствительностью к токсинам Bacillus thuringiensis. Однако у устойчивых насекомых в гене кинезина, расположенном в этом локусе, обнаружен преждевременный стоп-кодон; этот ген является одним из основных кандидатов на роль в развитии устойчивости. Для 11 генов, ранее связывавшихся с устойчивостью чешуекрылых к Cry1Ac, мы не выявили изменений последовательности или экспрессии, стабильно ассоциированных с устойчивостью. Таким образом, результаты указывают на новую полигенную основу устойчивости.