23 мая 2023, 16:00 Анна Солдатенко

Найден новый агрессивный штамм циповируса, убивающий бабочек-вредителей

Вирусология
Экология
Энтомология

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.

Источник:  Пресс-служба РНФ

Организации из новости

Публикации из новости

Читайте также

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.
Машинное обучение
Нейросети
Экология
Энтомология
21 апреля 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
Экология
Энтомология
19 апреля 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
Зоология беспозвоночных
Экология
Энтомология
26 января 2022
Использование тепловых насосов поможет сохранить вечную мерзлоту
Отказ от аккумуляторов в пользу тепловых насосов с регулируемой мощностью снизил стоимость охладительных установок на солнечной энергии на 44%. Эти устройства становятся популярны в северных регионах, где их используют для сохранения вечной мерзлоты. При этом несколько маломощных тепловых насосов, использующих энергию от солнечных батарей на охлаждение грунта, оказались на 30–35% эффективнее одного высокомощного.
"Зеленые" технологии
Экология
Энергетика
18 сентября 2023
Годичные кольца деревьев помогут предугадать атаку насекомых-вредителей
Предугадать атаку насекомых-вредителей на лесные деревья можно при помощи их годичных колец. К такому выводу пришли исследователи, изучив деревья, пораженные насекомыми, которые поедают хвою и листья. Ученые построили модель, согласно которой динамика изменений ширины годичных колец отражает устойчивость дерева к внешним воздействиям. Оказалось, что деревья с замедленной регуляцией роста в период перед началом вспышки массового размножения вредителей чаще подвергаются нападению насекомых, становясь их первой «жертвой». Исследование поможет разработать инновационные методы по обнаружению первичных очагов повреждений насекомыми-вредителями в лесных массивах.
Агрономия
Ботаника
Экология
9 сентября 2023
Капсид циповируса может быть использован для доставки лекарств
Ученые выяснили причины, по которым внешний белковый нанокристалл, самособирающийся вокруг циповирусов — паразитов насекомых, — разбирается в подходящий для заражения момент. Оказалось, что, когда вирус попадает в щелочную среду желудка насекомого, внешняя «броня» распадается, так как составляющие ее белки приобретают отрицательный заряд и начинают отталкиваться друг от друга. Предложенная модель детального устройства нанокристалла, содержащего циповирусы, полезна для создания белковых наноконтейнеров для адресной доставки лекарств в пораженные органы и ткани.
Биохимия
Вирусология
Клеточная биология
5 сентября 2023