Jump to content

Наследственная стерильность у насекомых

Наследственная стерильность у насекомых вызывается субстерилизующими дозами ионизирующей радиации . Когда частично стерильные самцы спариваются с дикими самками, вредные последствия, вызванные радиацией, наследуются поколением F1 . [ 1 ] В результате вылупление яиц сокращается, и полученное потомство оказывается очень стерильным и преимущественно мужским. По сравнению с высокой дозой радиации, необходимой для достижения полной стерильности у чешуекрылых, более низкая доза радиации, используемая для индукции стерильности F1, повышает качество и конкурентоспособность выпущенных насекомых, что измеряется улучшением расселения после выпуска, повышенной способностью к спариванию и превосходной конкуренцией сперматозоидов. [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]

Комплексные программы борьбы с вредителями на всей территории, использующие метод стерильных насекомых (МСН) в качестве компонента, оказались успешными против ряда мух-вредителей или двукрылых, таких как мухи Нового Света , Cochliomyia hominivorax , различные виды плодовых мух tephritidae и против мух цеце ( Глоссиниды). Однако большинство бабочек или чешуекрылых более устойчивы к радиации, чем двукрылые. [ 5 ] и, как следствие, более высокая доза радиации, необходимая для полной стерилизации чешуекрылых, снижает их эффективность в полевых условиях. Одним из подходов, позволяющих обойти негативные последствия, связанные с высокой радиорезистентностью чешуекрылых вредителей, является использование наследственной стерильности или стерильности F1. [ 6 ] впервые зарегистрировано в исследованиях плодожорки плодожорки ( Cydia pomonella ). [ 7 ] [ 8 ] Наследственное бесплодие также зарегистрировано у отряда Hemiptera .

Шелкопряд Bombyx mori (Lepidoptera: Bombycidae ) был первым насекомым, у которого была обнаружена наследственная стерильность. [ 9 ] Затем сообщалось о наследственной стерильности у большой восковой моли Galleria mellonella (Lepidoptera: Pyralidae ), [ 10 ] у плодожорки Cydia pomonella (Lepidoptera: Tortricidae ), [ 8 ] у крупного молочая Oncopeltus fasciatus (Hemiptera: Lygaeidae ), [ 11 ] у Gonocerus Sharpangulatus (Hemiptera: Coreida ), [ 12 ] у Rhodnius prolixus (Hemiptera: Reduviidae ), [ 13 ] и у двупятнистого паутинного клеща Tetranychus urticae ( Acari : Tetranychidae ). [ 14 ]

Генетическая основа

[ редактировать ]

Механизмы, с помощью которых мутации вызывают летальность двукрылых в развивающейся зиготе , хорошо известны. [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] Первичным поражением, приводящим к доминантной летальной мутации, является разрыв хромосомы, в данном случае вызванный радиацией. Когда в хромосоме зрелого сперматозоида индуцируется разрыв, он остается в этом состоянии до тех пор, пока сперматозоид не проникнет в яйцеклетку. После слияния начинаются деления ядра, и разрыв хромосомы может иметь серьезные последствия для жизнеспособности эмбриона по мере его развития. Во время ранней профазы сломанная хромосома подвергается нормальной репликации, но во время метафазы сломанные концы могут сливаться, что приводит к образованию дицентрической хромосомы и ацентрического фрагмента . Ацентрический фрагмент часто теряется, тогда как дицентрический фрагмент образует мост в анафазе, ведущий к следующему хромосомному разрыву. Затем весь этот процесс повторяется, приводя к накоплению серьезного дисбаланса в генетической информации дочерних клеток. Накопление этого генетического повреждения в конечном итоге приводит к гибели зиготы).

Отряды Diptera, Hymenoptera и Coleoptera можно отнести к радиационно-чувствительным, а отряды Lepidoptera, Homoptera и клещи (Acari) — к радиационно-устойчивым. [ 18 ] Основное различие между этими двумя группами насекомых состоит в том, что первая группа имеет локализованную центромеру ( монокинетическую ), а вторая — диффузную центромеру ( холокинетическую ). [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] Однако более поздние работы [ 23 ] предположили, что хромосомы чешуекрылых занимают промежуточное положение между голокинетическими и моноцентрическими хромосомами. В любом случае считается, что разница центромер играет важную, хотя и не исключительную, роль в чувствительности к радиации. [ 24 ] Было высказано предположение, что возможные молекулярные механизмы, ответственные за высокую радиорезистентность чешуекрылых, могут включать индуцибельную систему восстановления клеток и зонды репарации ДНК. [ 25 ] [ 26 ]

У чешуекрылых также не наблюдается классического цикла разрыв-слияние-мостик , который является характеристикой доминантной летальности, вызываемой у двукрылых. Похоже, что хромосомы чешуекрылых могут переносить потерю теломер без радикального воздействия, которое это оказывает на хромосомы других порядков. [ 27 ] Хромосомы чешуекрылых обладают локализованной кинетохорной пластинкой, к которой веретена прикрепляются микротрубочки во время клеточного деления. [ 28 ] Кинетохорные пластинки большие и покрывают значительную часть длины хромосомы, что гарантирует, что большее количество радиационно-индуцированных разрывов не приведет к потере фрагментов хромосом, что типично для видов с моноцентрическими хромосомами. У видов с большими кинетохорными пластинками фрагменты могут сохраняться в течение ряда митотических делений клеток и даже передаваться через половые клетки следующему поколению. [ 29 ] Пластины также снижают риск летальности, вызванной образованием дицентрических хромосом, ацентрических фрагментов и других нестабильных аберраций. [ 27 ]

Полевое применение

[ редактировать ]

Стерильное потомство F1, полученное в полевых условиях, повышает эффективность выпущенных частично стерильных самцов и улучшает совместимость с другими стратегиями борьбы с вредителями. Например, наличие стерильного потомства F1 можно использовать для увеличения накопления естественных врагов в полевых условиях. Кроме того, стерильное потомство F1 можно использовать для изучения потенциальных хозяев и географических ареалов экзотических чешуекрылых-вредителей.

Полевые программы по выпуску облученных моли в рамках метода МСН или наследственной стерильности действуют с 1960-х годов. Розовая совка Pectinophora gossypiella успешно локализуется с 1969 года на хлопковых участках долины Сан-Хоакин в Калифорнии и успешно уничтожается на хлопковых площадях на юго-западе США и северо-западе Мексики. С начала 1990-х годов яблочную плодожорку успешно подавляют на участках выращивания яблок и груш в долине Оканаган в Британской Колумбии, Канада, а такие страны, как Аргентина, Бразилия и Южная Африка, имеют планы или программы против этого вредителя. В Новой Зеландии ликвидированы вспышки австралийской окрашенной яблоневой плодожорки Teia anartoides . Мексика ликвидировала вспышки кактусовой моли Cactoblastis cactorum , а США сдержали ее распространение вдоль побережья Мексиканского залива. [ 30 ] [ 31 ] В Южной Африке действует программа по подавлению ложной плодожорки Thaumatotibia leucotreta в цитрусовых садах. [ 32 ] Борьба с большинством вредителей моли затруднена из-за повышенной устойчивости к наиболее широко используемым инсектицидам широкого спектра действия; следовательно, потенциал для более широкого применения наследственного бесплодия в рамках комплексного подхода в масштабах всего региона значителен.

См. также

[ редактировать ]

Примечания и ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ Норт, DT (1975). «Наследственная стерильность у чешуекрылых». Ежегодный обзор энтомологии . 20 (1): 167–182. doi : 10.1146/annurev.en.20.010175.001123 . ISSN   0066-4170 . ПМИД   1090237 .
  2. ^ Норт, Дэвид Т.; Холт, Джеральд (1 августа 1968 г.). «Наследственная стерильность у потомства облученных мужских капустников1». Журнал экономической энтомологии . 61 (4): 928–931. дои : 10.1093/джи/61.4.928 . ISSN   1938-291X .
  3. ^ Сет, РК; Рейнольдс, SE (1993). «Индукция наследственной стерильности у табачного рогатого червя Manduca sexta (Lepidoptera: Sphingidae) субстерилизующими дозами ионизирующего излучения». Бюллетень энтомологических исследований . 83 (2): 227–235. дои : 10.1017/s0007485300034714 . ISSN   0007-4853 .
  4. ^ Дайк, В.А., редактор. Хендрикс, Дж. (Хорхе), редактор. Робинсон, А.С., редактор. (23 февраля 2006 г.). Техника стерильных насекомых: принципы и практика комплексной борьбы с вредителями на всей территории . Спрингер. ISBN  978-1-4020-4051-1 . OCLC   1154242392 . {{cite book}}: |last= имеет общее имя ( справка ) CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  5. ^ Бакри, Абдельджелиль; Хизер, Нил; Хендрикс, Хорхе; Феррис, Ян (1 января 2005 г.). «Пятьдесят лет радиационной биологии в энтомологии: уроки, извлеченные из IDIDAS» . Анналы Энтомологического общества Америки . 98 (1): 1–12. doi : 10.1603/0013-8746(2005)098[0001:fyorbi]2.0.co;2 . ISSN   0013-8746 .
  6. ^ Группа по применению индуцированной стерильности для борьбы с популяциями чешуекрылых (1970: Вена, Австрия) (1971). Применение индуцированной стерильности для борьбы с популяциями чешуекрылых: труды . Международное агентство по атомной энергии. OCLC   1032780537 . {{cite book}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  7. ^ Притчи, доктор медицинских наук; Ньютон-младший (1 мая 1962 г.). «Влияние гамма-излучения на развитие и плодовитость плодожорки Carpocapsa pomonella (l.) (lepidoptera: olethreutidae)». Канадский журнал зоологии . 40 (3): 401–420. дои : 10.1139/z62-038 . ISSN   0008-4301 .
  8. ^ Jump up to: а б Притчи, доктор медицины (1982). «Техника борьбы с плодожоркой с применением стерильных насекомых» . Техника стерильных насекомых и радиация в борьбе с насекомыми : 85–89.
  9. ^ Астауров Б.И., Фролова С.Л. 1935. Искусственные мутации тутового шелкопряда ( Bombyx mori L.). V. Стерильность и сперматогенные аномалии у потомства облученных бабочек к некоторым вопросам общебиологического и мутагенного действия рентгеновских лучей. Биол. Дж. 4: 861-894 (на русском языке).
  10. ^ Острякова-Варшавер, В.П. 1937. Пчелиная моль Galleria mellonella как новый объект генетических исследований. II. Цитогенетический анализ бесплодия, инициированного рентгеновскими лучами, у самцов. [На русском языке.] Биологический журнал, 6: 816–836.
  11. ^ ЛаШанс, Ю.Л.; Дегрюжилье, М. (10 октября 1969). «Хромосомные фрагменты, передаваемые через три поколения у Oncopeltus (Hemiptera)». Наука . 166 (3902): 235–236. Бибкод : 1969Sci...166..235L . дои : 10.1126/science.166.3902.235 . ISSN   0036-8075 . ПМИД   5817763 . S2CID   44255849 .
  12. ^ Дельрио Г.; Каваллоро Р. 1975. Наследственная стерильность chez Gonocerus aculteangulatus Goenze (Rhyncote, Coreidea ), стр. 423-436 В: Принципы стерильности для борьбы с насекомыми. материалы симпозиумов, Инсбрук, Австрия, 22–26 июля 1974 г. STI/PUB/377. МАГАТЭ, Вена, 1975 г.
  13. ^ Модлин, Ян (1976). «Наследование радиации вызвало полустерильность у Rhodnius prolixus». Хромосома . 58 (3): 285–306. дои : 10.1007/bf00292095 . ISSN   0009-5915 . ПМИД   793795 . S2CID   7113515 .
  14. ^ Хеннеберри, Ти Джей (1 октября 1964 г.). «Влияние гамма-излучения на плодовитость двупятнистого паутинного клеща и его потомства». Журнал экономической энтомологии . 57 (5): 672–674. дои : 10.1093/джи/57.5.672 . ISSN   1938-291X .
  15. ^ Смит, Р.Х.; фон Борстель, RC (15 декабря 1972 г.). «Генетический контроль популяций насекомых: следует рассмотреть широкий спектр документированных генетических методов для регулирования популяций вредителей». Наука . 178 (4066): 1164–1174. дои : 10.1126/science.178.4066.1164 . ISSN   0036-8075 . ПМИД   4564928 .
  16. ^ ЛаШанс, Ле (1967). «Введение доминантных летальных мутаций с помощью ионизирующего излучения и химических веществ в связи с стерильно-мужскими методами борьбы с насекомыми». В Райт, JW; Пал, Р.; Всемирная организация здравоохранения (ред.). Генетика насекомых-переносчиков болезней . стр. 617–650. hdl : 10665/38937 .
  17. ^ Робинсон, А.С. (2005), «Генетическая основа метода стерильных насекомых», Техника стерильных насекомых , Берлин/Гейдельберг: Springer-Verlag, стр. 95–114, doi : 10.1007/1-4020-4051-2_4 , ISBN  1-4020-4050-4 , S2CID   82438765
  18. ^ Бакри, А., К. Мехта и Д.Р. Лэнс. 2005. Стерилизация насекомых ионизирующим излучением. стр. 233-268 В. А. Дейк, Дж. Хендрикс и А. С. Робинсон (ред.), Техника стерильных насекомых: принципы и практика комплексной борьбы с вредителями на всей территории. Спрингер, Дордрехт, Нидерланды. 787 стр.
  19. ^ Бауэр, Ганс (1967). «Кинетическая организация хромосом чешуекрылых». Хромосома . 22 (2): 101–125. дои : 10.1007/bf00326724 . ISSN   0009-5915 . S2CID   25015956 .
  20. ^ ЛаШанс, Ю.Л.; Дегрюжилье, М. (10 октября 1969). «Хромосомные фрагменты, передаваемые через три поколения у Oncopeltus (Hemiptera)». Наука . 166 (3902): 235–236. Бибкод : 1969Sci...166..235L . дои : 10.1126/science.166.3902.235 . ISSN   0036-8075 . ПМИД   5817763 . S2CID   44255849 .
  21. ^ Мураками, Акио; Имаи, Хиротами Т. (1974). «Цитологические данные голоцентрических хромосом тутового шелкопряда Bombyx mori и B. mandarina (Bombycidae, Lepidoptera)». Хромосома . 47 (2): 167–178. дои : 10.1007/bf00331804 . ISSN   0009-5915 . ПМИД   4141955 . S2CID   38442597 .
  22. ^ Ренш, Дана Л.; Кетли, Джон Б.; Нортон, Рой А. (1994), «Цитогенетика холокинетических хромосом и инвертированный мейоз: ключи к эволюционному успеху клещей с обобщениями об эукариотах», Mites , Бостон, Массачусетс: Springer US, стр. 282–343, doi : 10.1007/978-1-4615-2389-5_11 , ISBN  978-1-4613-6012-4
  23. ^ Вольф, Клаус Вернер (1996). «Строение конденсированных хромосом в митозе и мейозе насекомых». Международный журнал морфологии и эмбриологии насекомых . 25 (1–2): 37–62. дои : 10.1016/0020-7322(95)00021-6 . ISSN   0020-7322 .
  24. ^ Карпентер, Дж. Э.; Блум, С.; Марек, Ф. (2005), «Наследственная стерильность у насекомых», Техника стерильных насекомых , Берлин/Гейдельберг: Springer-Verlag, стр. 115–146, doi : 10.1007/1-4020-4051-2_5 , ISBN  1-4020-4050-4 , S2CID   85643201
  25. ^ ЛаШанс, Лео Э.; Грэм, Чарльз К. (1984). «Радиочувствительность насекомых: кривые дозы и исследования фракционирования дозы доминантных летальных мутаций в зрелых сперматозоидах 4 видов насекомых». Мутационные исследования/Фундаментальные и молекулярные механизмы мутагенеза . 127 (1): 49–59. дои : 10.1016/0027-5107(84)90139-8 . ISSN   0027-5107 . ПМИД   6539419 .
  26. ^ Коваль, Томас М. (1996). «Мотыльки: Мифы и загадки стрессоустойчивости». Биоэссе . 18 (2): 149–156. дои : 10.1002/bies.950180211 . ISSN   0265-9247 . S2CID   86589131 .
  27. ^ Jump up to: а б Тотова, Алена; Марец, Франтишек (1 апреля 2001 г.). «Хромосомный принцип радиационно-индуцированной стерильности F1 у Ephestia kuehniella (Lepidoptera: Pyralidae)». Геном . 44 (2): 172–184. дои : 10.1139/g00-107 . ISSN   0831-2796 . ПМИД   11341727 .
  28. ^ Вольф, Клаус Вернер; Новак, Карел; Марец, Франтишек (1997). «Кинетическая организация бивалентов метафазы I в сперматогенезе видов Lepidoptera и Trichoptera с малым числом хромосом» . Наследственность . 79 (2): 135–143. дои : 10.1038/hdy.1997.136 . ISSN   0018-067X . S2CID   34178406 .
  29. ^ Марец, Франтишек; Тотова, Алена; Сахара, Кен; Траут, Вальтер (2001). «Мейотическое спаривание фрагментов половых хромосом и его связь с атипичной передачей сцепленного с полом маркера у Ephestia kuehniella (Insecta: Lepidoptera)» . Наследственность . 87 (6): 659–671. дои : 10.1046/j.1365-2540.2001.00958.x . ISSN   0018-067X . ПМИД   11903561 . S2CID   415409 .
  30. ^ «Биология, история, угроза, надзор и борьба с кактусовой молью, Cactoblastis cactorum, книги и труды, борьба с насекомыми-вредителями - NAFA» . www-naweb.iaea.org . Проверено 2 августа 2020 г.
  31. ^ «Значительного ущерба экосистеме опунции в Мексике удалось избежать благодаря искоренению вспышек кактусовой моли на карибских островах Мексики — Stories, NAFA» . www-naweb.iaea.org . Проверено 2 августа 2020 г.
  32. ^ «Ученые ARS помогают бороться с вредоносной молью в Африке: Министерство сельского хозяйства США ARS» . www.ars.usda.gov . Проверено 2 августа 2020 г.
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 0488f0a8e24f4742aa55f44a4a17803a__1715199060
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/04/3a/0488f0a8e24f4742aa55f44a4a17803a.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Inherited sterility in insects - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)