23 May 2023, 16:00 Анна Солдатенко

Найден новый агрессивный штамм циповируса, убивающий бабочек-вредителей

Группа биологов из нескольких российских научных организаций обнаружила в гусеницах сибирского шелкопряда уникальный высокоактивный штамм циповируса, который поражает бабочек. Этот патоген, в отличие от своих ближайших родственников, не столь избирателен в выборе хозяина, а потому на его основе можно создать эффективный инсектицидный препарат против сразу нескольких вредителей сельского и лесного хозяйства.

Найден новый агрессивный штамм циповируса, убивающий бабочек-вредителей
Изображения вирусных частиц, полученные методом просвечивающей электронной микроскопии

Использование химических пестицидов не слишком экологично, а к тому же опасно не только для вредителей, но и для животных и человека. Альтернативный подход — привлекать к борьбе естественных врагов и патогены, например возбудителей заболеваний насекомых. Обычно это бактерии, выделяющие особые токсины, но препараты на их основе приходится вносить постоянно, а еще вредители могут к ним приспособиться. Этих недостатков практически нет у вирусов, которые легко передаются от насекомого к насекомому и быстро размножаются. Но и такой подход не совершенен: вирусы, как правило, очень специфичны, то есть поражают лишь определенный вид вредителей.

Сотрудники Института систематики и экологии животных (Новосибирск), Государственного научного центра вирусологии и биотехнологии «Вектор» (Кольцово), Центра лесной пирологии ВНИИЛМ (Красноярск), Всероссийского института защиты растений (Санкт-Петербург), Института цитологии и генетики СО РАН (Новосибирск) и Научно-исследовательского института биологии Иркутского государственного университета (Иркутск) изучали мертвых личинок сибирского шелкопряда — опасного вредителя, поражающего наиболее важные виды хвойных деревьев в тайге. Чтобы выяснить, от чего же погибли насекомые, ученые рассмотрели образцы их тканей при помощи трансмиссионного электронного микроскопа. Так авторы обнаружили многогранные частицы РНК-вируса из рода Cypovirus, чьи представители вызывают кишечную инфекцию, заканчивающуюся гибелью насекомого от голода — питательные вещества просто перестают всасываться. 

Примечательно, что обнаруженный патоген оказался достаточно «агрессивным»: всего 25 вирусных частиц убивали вредителя с 50% вероятностью в течение двух недель. Авторы предположили, что вирус принадлежит к новому штамму, что и подтвердилось при анализе его генома. Тогда же и открылось возможное объяснение столь высокой патогенности — мутация в гене А-спайкового белка, который формирует на поверхности белковой оболочки вируса шипы, способствующие его проникновению в клетку.

Затем ученые решили проверить, сохранит ли вирус свою активность при заражении новых личинок шелкопряда, а также представителей других семейств бабочек-вредителей. Результат получился тем же, а потому исследователи попробовали улучшить препарат патогена, добавив к нему «усилитель» — оптический отбеливатель. Так удалось снизить летальную дозу более чем в десять раз и увеличить скорость гибели личинок практически вдвое — это происходит за счет увеличения проницаемости кишечника для вирусных частиц. В результате можно будет использовать меньше инсектицида с прежней эффективностью, а поскольку цикл развития циповирусов очень прост, удастся производить большие количества препарата достаточно недорого.

«Теперь мы сосредоточимся на оценке рисков того, как новый штамм может повлиять на другие группы насекомых или, например, на уникальные природные сообщества. В будущем этот препарат, возможно, будет использоваться в заповедных зонах вокруг озера Байкал, где водятся высокочувствительные виды-эндемики, которые больше нигде не встретить», — комментирует соавтор работы Максим Тимофеев, доктор биологических наук, директор НИИ биологии ИГУ. 

«Еще две важные задачи в планах нашей коллаборации — отработать подходы к промышленному производству вирусного препарата, и адаптировать его как предупредительную меру: если уничтожить вредителя, пока его мало, потом можно значительно сэкономить на защитных мероприятиях в целом. Другими словами, мы пытаемся разработать экономически и экологически эффективную стратегию контроля численность чешуекрылых “под ключ”», — рассказывает руководитель проектов, поддержанных РНФ, Вячеслав Мартемьянов, кандидат биологических наук, заведующий лабораторией экологической физиологии ИСиЭЖ СО РАН.

Source:  Пресс-служба РНФ

News article organizations

News article publications

Read also

Нейросети помогут специалистам различать очень близкие виды насекомых
Оказывается, цифровые технологии способны справиться с этой задачей и тем самым упростить работу энтомологов, что важно не только для фундаментальной науки, но и для разработки эффективных способов борьбы с вредителями.
Ecology
Entomology
Machine learning
Neural networks
21 April 2022
Опасный вредитель ясеня угрожает лесам Кавказа
Российские ученые спрогнозировали распространение ясеневой изумрудной узкотелой златки — опасного вредителя ясеней — на Кавказе. Оказалось, что это насекомое уже вплотную приблизилось к Кавказскому региону и в ближайшие годы может быть обнаружено там
Ecology
Entomology
19 April 2022
Ученые спрогнозировали дальнейшее распространение опасного вредителя ясеней в Европе и России
Ясеневая изумрудная узкотелая златка не продвинется на север, но в Европе ей будет вполне комфортно
Ecology
Entomology
Zoology of invertebrates
26 January 2022
Раскрыто, что некоторые белки помогают вирусам проникнуть в бактериальную клетку
Белки семейства ArdA помогают вирусам проникнуть в бактериальную клетку, приняв образ ее ДНК. Проведя фундаментальные исследования, ученые Центра исследований молекулярных механизмов старения и возрастных заболеваний МФТИ и НИЦ «Курчатовский институт» показали, что такие белки не только подавляют защиту клеток, но и регулируют целый ряд других клеточных процессов. Результаты исследования заложили основу для будущих прикладных работ в области генной терапии.
Bacteriology
Genetics
Virology
31 January 2024
Найдена «точка невозврата» при развитии хронических вирусных инфекций
Ученые определили, что форма протекания вирусной инфекции — острая или хроническая — зависит от того, сколько раз в организме вырабатывается белок интерферон. При острой инфекции возникает две волны его продукции, но, если вирусная нагрузка оказывается слишком высокой, макрофаги CD169+, отвечающие за вторую волну, преждевременно разрушаются. В результате остается только первая волна интерферона, и иммунная система не может эффективно «мобилизоваться» и уничтожить вирус, а потому инфекция надолго остается в организме и становится хронической.
Genetics
Infectious diseases
Virology
30 January 2024
Летнее потепление приведет к исчезновению дальневосточной ели в долинах
Ученые выявили, что потепление климата повлияет на распространение ели аянской - одного из главных промышленных видов хвойных деревьев Дальнего Востока России. Причем эффект потепления будет зависеть от сезона: если увеличится максимальная температура летних месяцев, то эта хвойная порода исчезнет из долин и останется только в высокогорных районах. Если же потепление проявится в зимний период, то на вершинах горной системы создадутся более благоприятные условия для ее произрастания. Полученные результаты помогут оценить риски потери ели аянской, что повлияет на экономику региона.
Biogeography
Botany
Ecology
22 January 2024