Генетическая картина паутинного клеща может привести к созданию новых пестицидов

Международная исследовательская группа расшифровала генетический план двухпятнистого паутинного клеща (Tetranychus urticae), что дает надежду на новые способы борьбы с этим основным вредителем, устойчивым к пестицидам и уничтожающим сельскохозяйственные и декоративные растения по всему миру.

Прожорливые клещи, которые технически не являются насекомыми, могут питаться более чем 1100 видами растений — редкая особенность. В недавно раскрытом и секвенированном геноме клещей содержится множество генов, способных обезвреживать как пестициды, так и токсины, которые растения используют для защиты. Результаты опубликованы в журнале Nature.

Генетический план двухпятнистого паутинного клеща

• Геном клеща содержит около 90 мегабаз (90 миллионов пар оснований ДНК) — это самый маленький геном среди всех секвенированных членистоногих.
• У клеща обнаружено 18 414 генов, из которых 15 397 являются экспрессируемыми (активными для производства белков).
• Это первый полностью секвенированный геном хелицерового (к которым относятся пауки, скорпионы, клещи и клещи).

Исследование проливает свет на уникальные эволюционные особенности паутинного клеща по сравнению с другими членистоногими:

• Использует другой гормон линьки для сбрасывания экзоскелета.
• Имеет только восемь Hox-генов, управляющих планом строения тела (против 10 у большинства членистоногих), что привело к формированию только двух основных сегментов тела вместо трех.
• Производит шелк, прочный как паучий, но в 185–435 раз тоньше. Клещи используют его для защиты от хищников, терморегуляции и подвешивания яиц.

Генетический арсенал для атаки на токсины растений и пестициды

Геном выявил наличие расширенных семейств генов, участвующих в расщеплении токсичных соединений. В некоторых специфических семействах детоксикационных генов их количество примерно в три раза превышает таковое у других членистоногих.

Эксперимент, в котором клещей, обычно питающихся фасолью, пересадили на растения томата и резуховидки Таля (Arabidopsis), показал, что клещи активировали разные гены детоксикации для адаптации к новым растениям. Например, экспрессия половины генов семейства цитохромов P450 изменилась (включилась или выключилась) при смене растения-хозяина.

У двухпятнистого паутинного клеща обнаружено 39 генов из одного семейства генов устойчивости к лекарствам (и кодируемых ими белков) по сравнению с 9–14 у насекомых и позвоночных. Это демонстрирует, как расширенный набор генов эволюционировал, чтобы помочь вредителям питаться многочисленными видами растений.

Также обнаружены гены, похожие на гены бактерий и грибов, которые, возможно, были захвачены у других организмов. Гипотеза заключается в том, что эти гены могут участвовать в модификации (детоксикации) токсичных соединений, содержащихся в растениях.