У долгоносиков с бесполым размножением наследуются эпигенетические признаки

У долгоносиков рода Naupactus, размножающихся бесполым путем, профиль экспрессии генов зависит от растения, которым они питаются. У личинок этот профиль частично сохраняется, это один из немногих известных случаев, когда наследуются эпигенетические признаки. Подобный механизм наследования позволяет долгоносику приспособиться к питанию растениями из большого числа семейств; он особенно важен при бесполом размножении, когда возможности для вариативности генома снижены.

Credit:
Analia Lanteri/Facultad de Ciencias Naturales y Museo de La Plata, Argentina | Пресс-релиз

Долгоносики рода Naupactus — инвазивные жуки-полифаги, которые размножаются партеногенезом и угрожают сельскохозяйственным растениям, главным образом из-за поражения корней личинками. Несмотря на бесполое размножение, они хорошо адаптируются к питанию различными видами растений, что, по-видимому, не связано с вариативностью на уровне генома.

Ученые из США и Аргентины проанализировали транскриптомы видов Naupactus cervinus и Naupactus leucoloma, питавшихся растениями из разных семейств, например, бобовыми или цитрусовыми. Паттерн экспрессии генов долгоносиков при этом значительно различался. В частности, отличались уровни экспрессии генов трех функциональных групп: гены распознавания растения, связанные с обонянием и вкусом, гены детоксикации и нейтрализации вторичных соединений растения и гены иммунного ответа.

Бобовые — ценный источник азотсодержащих соединений, но при этом они вырабатывают целый ряд токсичных для долгоносиков соединений, в частности, цианогенные гликозиды. При питании бобовыми у представителей рода Naupactus повышается уровень экспрессии ряда специфичных генов, в частности, связанных с детоксикацией.

При переселении долгоносика на новый вид растений у них на небольшое время возрастала экспрессия генов детоксикации. Такой ответ, вероятно, необходим для первичной защиты насекомого от токсического воздействия растения.

Сравнивали также транскриптомы представителей рода Naupactus, живущих на сельскохозяйственных растениях, которые выращивали в присутствии пестицидов или без них. Различия в транскриптоме долгоносиков в этом случае не были очень значительными. Тем не менее, обнаруженные изменения могут свидетельствовать о том, что растения в присутствии пестицидов частично теряют естественную защиту.

Личинки Naupactus развиваются на корнях тех же растений, на которых живут взрослые особи. Различия в профиле экспрессии частично сохраняются и у потомства, это интересный пример наследования эпигенетических изменений.

Описанная эпигенетическая адаптация долгоносиков Naupactus к растениям проливает свет на механизмы, позволяющие жукам в условиях бесполого размножения с удивительной легкостью адаптироваться к различным условиям питания. 

Источник

Mackay-Smith A., et al. // Host-specific gene expression as a tool for introduction success in Naupactus parthenogenetic weevils // PLoS ONE, 16, 7, 2021; DOI: 10.1371/journal. pone.0248202

Добавить в избранное

Вам будет интересно