Транскриптомный анализ линий хлопковой совки с различными генетическими механизмами устойчивости и их ответной реакцией на токсин Cry1Ac бактерии Bacillus thuringiensis

Трансгенные сельскохозяйственные культуры, продуцирующие инсектицидные белки Bt, широко используют для борьбы с вредителями, однако развитие устойчивости у целевых видов может снизить их эффективность. Мутации в генах кадгерина, транспортера семейства ABC или тетраспанина связаны с устойчивостью к Cry1Ac у нескольких видов чешуекрылых, включая хлопковую совку (Helicoverpa armigera) — широко распространённого сельскохозяйственного вредителя. Однако детальные молекулярные механизмы, посредством которых эти мутации обеспечивают устойчивость насекомых к Cry1Ac, в значительной степени не изучены. В настоящем исследовании проанализированы транскриптомы средней кишки чувствительной линии SCD и трёх полученных от неё устойчивых к Cry1Ac линий: SCD-r1 с естественной делецией в гене кадгерина; SCD-KI с введённой методом knock-in точечной мутацией T92C в гене тетраспанина; и C2/3-KO с нокаутом генов ABCC2 и ABCC3. При сравнении профилей транскрипции в средней кишке четырёх линий без воздействия Cry1Ac выявлено множество конститутивно дифференциально экспрессируемых генов в устойчивых линиях SCD-r1 (n = 1355), SCD-KI (n = 1254) и C2/3-KO (n = 2055). Анализ дифференциально экспрессируемых генов в средней кишке каждой линии после воздействия Cry1Ac выявил сходные закономерности ответа на токсин у линий SCD и SCD-r1, но уникальные реакции у линий SCD-KI и C2/3-KO. Интоксикация Cry1Ac значительно усиливала экспрессию генов, связанных с восстановлением эпителия средней кишки и защитными реакциями, у линий SCD и SCD-r1, тогда как после воздействия Cry1Ac у линии SCD-KI отмечалась высокая экспрессия генов рецепторов распознавания паттернов и эффекторных генов, связанных с иммунным ответом. Полученные данные расширяют представления о транскриптомной основе устойчивости насекомых к токсинам Bt и создают ценный ресурс для дальнейшей молекулярной характеристики ответной реакции насекомых на токсин Cry1Ac у H. armigera и других видов вредителей.