Синергический эпистаз обеспечивает высокую и доминантную устойчивость к токсину Cry1Ac Bacillus thuringiensis у Helicoverpa armigera

Эволюция устойчивости к инсектицидным белкам Bacillus thuringiensis (Bt) угрожает длительному применению трансгенных Bt-культур, что подчёркивает необходимость выяснения генетических механизмов устойчивости для совершенствования стратегий её сдерживания. Bt-хлопчатник и Bt-кукуруза широко используются для контроля ряда чешуекрылых вредителей, включая Helicoverpa armigera — глобального вредителя многих сельскохозяйственных культур. Ранее у штаммов LF256 и SCD-r1 H. armigera было показано, что устойчивость к Cry1Ac связана с эпистазом, приводящим к доминантной устойчивости у потомства F1 от скрещивания этих штаммов. Устойчивость к Cry1Ac у SCD-r1 рецессивна и обусловлена разрушающей мутацией в гене кадгерина HaCad, тогда как устойчивость LF256 также рецессивна и связана с одним или несколькими неизвестными локусами, не зависящими от HaCad. Чтобы подтвердить наличие эпистаза, мы получили штамм LF256-dCad путем нокаута HaCad с помощью CRISPR в LF256. Мы предположили, что объединение различных аллелей устойчивости в LF256-dCad приведёт к синергическому взаимодействию между локусами устойчивости и доминантному наследованию устойчивости. По сравнению с чувствительным штаммом SCD, штаммы SCD-r1, LF256 и LF256-dCad демонстрировали 480-, 143- и 3443-кратную устойчивость к Cry1Ac соответственно, без перекрёстной устойчивости к Cry2Ab и Vip3Aa. Потомство F1 от скрещивания LF256-dCad с SCD было устойчивым к Cry1Ac, что указывает на доминантное наследование устойчивости. Наши результаты показывают, что синергический эпистаз между HaCad и одним или несколькими локусами устойчивости в LF256 обусловливает выраженную и доминантную устойчивость к Cry1Ac, что может ускорять эволюцию устойчивости в полевых популяциях H. armigera.