Virus poli-DNA memainkan peranan penting dalam hubungan antara tumbuhan, ulat perosak, pembunuh wasp dan hiperparasitoidnya.

Dalam hubungan tumbuhan, ulat hama, pembunuh wasp dan parasitoid hypernya, poli-DNA-virus memainkan peranan penting

Rajah. 1. Osa-parasitoid (kemungkinan besar Cotesia glomerata) meletakkan telur dalam ulat kecil yang masih kecil (di sebelah kiri). Selepas beberapa minggu, larva tawon muncul dari ulat dewasa dan tidak lama lagi mula pupate. Foto dari scribol.com

Simbiosis tawon parasit dengan virus menindas kekebalan ulat-ulat di mana telur-telur itu bertelur. Virus ini juga dapat mengawal selia aktiviti gen ulat, yang juga memberi kesan perlindungan tumbuhan kepada ulat. Semua ini memberikan peningkatan survival larva wasp dan, sebagai hasilnya, membantu virus. Walau bagaimanapun, kerjasama ini juga mempunyai kelemahan: bau tumbuhan di mana makanan ulat berubah, yang membolehkan musuh tawon (oace-hyperparasitoid) mencari larva dan bertelur di dalamnya.

Oleh kerana organisma hidup hampir selalu berkongsi ruang hidup dengan orang lain, pelbagai variasi "hidup bersama" telah berkembang semasa proses evolusi. Harus dikatakan bahawa alam semulajadi ternyata sangat inventif: di antara pilihan-pilihan ini kedua-duanya agak mudah (contohnya, hubungan hidup berdampingan atau hubungan pemangsa yang aman) dan sangat rumit, yang kadang-kadang merupakan simbiosis atau hubungan parasit (dengan cara ini, lihat mikroflora manusia).

Dalam simbiosis, kedua-dua organisma mendapat manfaat dari kerjasama (lihat, misalnya, bakteria simbiotik berita, yang menguraikan kayu untuk anai-anai, juga mengikat nitrogen atmosfera untuk mereka, Elementy, 11.12.2008), dan dalam parasitisme salah satu pihak, sebagai peraturan , menggunakan tubuh yang lain, menyebabkan bahaya (mengenai bentuk parasitisme yang berbeza boleh didapati dalam berita Bagaimana parasit menjadikan tuan mereka menjadi zombi, "Unsur", 03/04/2013). Walau bagaimanapun, pada skala bersyarat "simbiosis – parasitisme", interaksi antara organisma tidak terhad kepada hanya dua varian yang melampau. Pertama, parasit boleh mendatangkan kemudaratan bukan sahaja, tetapi juga memberi manfaat (parasit muda menghargai tuan rumah, matang mendorong pemangsa ke dalam mulut, "Elemen", 06/06/2011). Kedua, parasit sangat berminat untuk menunaikan hayatnya, yang meningkatkan kejayaan dan kejayaan reproduktifnya, menjadi symbiont (bakteria Symbiotik menyebar, memaksa wanita yang dijangkiti untuk melahirkan anak perempuan, Elemen, 04.19.2011).

Satu cerita seperti itu berlaku semasa "pemburuan" virus wasp. Serangga rider meletakkan telur mereka di dalam badan-badan serangga lain, seperti ulat. Ternakan larva dalam ulat hidup telur, yang terus hidup di dalamnya dan memakan tisu, secara beransur-ansur membunuhnya (Gamb.1) – iaitu pelumba adalah parasit. Sekarang diketahui bahawa tawar ini mempunyai penolong kecil – poli-DNA-virus (polydnavirus, PDV), yang mereka menyuntik ke dalam tubuh mangsa bersama-sama dengan telur dan sedikit racun. Virus ini membantu mereka untuk menindas sistem kekebalan tuan rumah supaya ia tidak kuat menentang (Penunggang menekan pertahanan imun mangsa mereka dengan bantuan virus yang dijinakkan, Elemen, 12 Februari 2009).

Dua kumpulan saintis – satu dari Amerika Syarikat, yang lain dari Belanda dan Jerman – secara selari menyiasat tentang hubungan parasitoid dengan virus mereka. Kumpulan-kumpulan itu bekerja dengan pelbagai jenis, tetapi hasil yang diperoleh oleh mereka (diterbitkan serentak) melengkapi satu sama lain dengan sempurna.

Kumpulan pertama bertambah tomato, yang memberi makan pada trek jagung jagung Amerika (Helicoverpa zea). Ulat ini bertelur Mikroplit croceipes. Para saintis dari Amerika Syarikat cuba untuk mencari tahu mengapa tindak balas pertahanan tumbuhan untuk memakannya oleh ulat adalah berbeza bergantung kepada apakah ulat terinfeksi larva tawon atau tidak.

Tumbuhan boleh bertindak balas terhadap kerosakan dengan menyembuhkan protein pelindung: inhibitor trypsin (inhibitor trypsin, TI) dan polifenol oxidase (polifenol oxidase, PPO).Aktiviti peningkatan bahan-bahan ini menyebabkan penurunan kadar pertumbuhan ulat (G. W. Felton et al., 1989). Para saintis mula-mula meninggalkan ulat ulat selama 10 jam dengan hamparan tomato yang "terhad", dan dua hari kemudian mereka mengukur tahap protein pelindung. Ternyata tahap kedua-dua protein lebih rendah di tumbuh-tumbuhan di mana ulat-ulat yang dijangkiti diberi makan daripada tumbuh-tumbuhan di mana ulat-ulat yang sihat ditanam.

Memeriksa aktiviti gen yang bertanggungjawab terhadap pengeluaran PPO, serta molekul perlindungan lain – threonine deaminase (threonine ammonia-lyase), inhibitor proteinase, terpenes, phenol dan glucocorticoid – mengesahkan tidak adanya aktivasi normal mekanisme pertahanan tumbuhan sebagai tindak balas terhadap kerosakan dari ulat yang dijangkiti dengan larva wasps .

Para saintis telah menyarankan bahawa kesan pada tumbuhan boleh berlaku melalui air liur ulat. Sesungguhnya, perbezaan yang sama dalam tindak balas tumbuhan dihasilkan semula apabila air liur ulat terinfeksi dan sihat digunakan untuk kawasan daun buatan yang rosak.

Aktiviti glukosa oksidase (GOX), protein sistem imun ulat, terkandung dalam jumlah besar dalam air liur, yang seperti yang ditunjukkan sebelum ini, tumbuh-tumbuhan biasanya bertindak balas (D.Tian et al., 2012. Salivary Glucose Oxidase dari Caterpillars Medication dan pengekodan gen ia berkurangan dengan ketara pada ulat terinfeksi berbanding dengan yang sihat. Perbezaannya sudah kelihatan pada hari keempat selepas jangkitan (Rajah 2, kiri). Selain itu, penurunan ini juga diperhatikan selepas suntikan tiruan virus poly-DNA wasp tanpa telurnya menjadi ulat yang sihat. Bukan itu sahaja: tindak balas tumbuhan kepada ulat seperti itu adalah sama dengan tindak balas kepada ulat yang dijangkiti oleh tawon. Daripada ini, penyelidik menyimpulkan bahawa ia adalah virus, dan bukan larva wasp, yang bertanggungjawab untuk mengubah tindak balas pelindung tumbuhan kepada ulat.

Rajah. 2 Aktiviti glukosa oksidase (GOX) mengikut kadar pembelahan glukosida nitrogen. Di sebelah kiri – pada masa jangkitan, 2, 4 dan 6 hari selepas jangkitan ulat (P) berbanding dengan ulat yang sihat pada usia yang sama (NP). Surat yang berbeza di atas bar menunjukkan perbezaan yang ketara. Di sebelah kanan – akibat daripada suntikan ke dalam ulat ulat virus yang sihat (bulatan biru-kelabu), racun (tiub ujian cecair hijau), telur tawon (tiga baris) atau penyelesaian penampan (PBS) dalam kombinasi yang berbeza. Ilustrasi dari artikel yang dibincangkan di PNAS

Selain itu, para penyelidik telah menunjukkan bahawa perubahan yang diperhatikan dalam tindak balas tumbuhan mempunyai kesan yang baik terhadap pertumbuhan ulat. Dan ini memberi manfaat kepada larva tawon makan dari dalam.Untuk melakukan ini, mereka memberi makan beberapa ulat yang terinfeksi pada tumbuh-tumbuhan yang dirawat dengan air liur dari ulat yang sihat, dan yang lain diberi makan pada tumbuh-tumbuhan yang dirawat dengan air liur daripada ulat yang terinfeksi. Yang kedua menunjukkan dengan ketara bkira-kirakadar pertumbuhan yang lebih tinggi (Rajah 3). Dan larva yang berkembang di dalamnya terselamat hampir dua kali lebih kerap daripada di dalam ulat yang diberi makan pada tumbuh-tumbuhan yang dirawat dengan air liur ulat yang tidak terinfeksi.

Rajah. 3 Kadar pertumbuhan ulat terinfeksi (gram per hari) memberi makan pada tumbuhan utuh (Dengan), di atas tumbuhan yang dirawat dengan air liur ulat yang tidak terinfeksiNP) dan air liur ulat yang dijangkiti (P). Gambar daripada bahan tambahan kepada artikel C.-W. Tan et al. dalam PNAS

Ternyata virus poli-DNA tidak hanya mengurangkan respon pelindung ulat ke larva, tetapi juga melalui pengawalan protein-protein liar menjadikan ulat itu kurang ketara untuk mekanisme pertahanan tanaman. Akibatnya, ulat tumbuh dengan lebih baik dan larva tawon mendapat lebih banyak makanan.

Penyelidik dari Jerman dan Belanda mempelajari bahagian belakang persahabatan antara tawon dan virus. Mereka mendapati bahawa virus itu bukan sahaja membantu anak lembu tawon, tetapi juga membahayakannya, dan "tidak sengaja", boleh dikatakan. Ini berlaku sebagai hasil daripada keseluruhan rangkaian interaksi antara organisma yang berbeza yang telah disesuaikan dengan satu sama lain.Para saintis telah bekerja dengan kubis (Brassica oleracea), di mana ulat kubis memakan (Pieris brassicae). Parasitoid rama-rama ini adalah tawon. Cotesia glomerata. Para saintis berminat bagaimana larva dijangkiti mencari musuh utama tawon – hiperparasitoid, tawon Lysibia nanayang meletakkan telur dalam larva tawon pertama apabila mereka meninggalkan ulat dan mula pupate. Pada masa yang sama, ulat tumbuhan kubis sendiri tidak berminat dengan hiperparasitoid – mereka mencari tepat bagi mereka yang dijangkiti larva wasp. Telah ditunjukkan sebelum ini, seperti parasitoid, hyperparasitoid lebih berorientasikan ke arah bau tumbuhan daripada bau mangsa (E. H. Poelman et al., 2012. Hyperparasitoids menggunakan tuan parasitoid mereka). Hakikatnya adalah bahawa tumbuhan memancarkan sejumlah besar bahan yang tidak menentu, lebih daripada sekadar ulat, yang tidak mahu memberikannya sendiri.

Para penyelidik menanam dua ulat untuk setiap tumbuhan dan biarkan mereka makan selama 24 jam, maka ulat-ulat itu dikeluarkan dan semua yang mereka boleh keluar di kilang. Seterusnya, tumbuhan diletakkan dalam dua bekas kaca, yang masing-masing disambungkan kepada salah satu daripada dua lengan tiub berbentuk Y supaya pertukaran udara berlaku antara bekas dan tiub, tetapi serangga tidak dapat mencapai tumbuhan. Di pintu masuk ke tabung ini, seekor wasp-hyperparasitoid disediakan untuk meletakkan telur dan ia melihat mana lengan yang akan dipilihnya.Sekiranya bekas dengan tumbuhan di mana ulat yang sihat diberi makan pada satu lengan, dan sebuah bekas dengan tumbuhan di mana ulat terinfeksi diberi makanan kepada yang lain, maka hiperparasitoid lebih sering memilih yang terakhir (Rajah 4). Ini bermakna bahawa tawon telah belajar untuk membezakan bau tumbuhan yang biasanya bertindak balas terhadap kehadiran ulat, dan tumbuh-tumbuhan dengan tindak balas yang ditindas (tetapi tidak hilang) disebabkan oleh parasitoid.

Rajah. 4 Hasil ujian dengan pilihan bau wasp-hyperparasitoid tumbuhan di mana ulat itu diberi makan. A – pilihan antara kawalan, apabila ulat yang sihat disuntikkan larutan penampan (PBS, biru), dan ulat terinfeksi (oren) atau ulat yang sihat, yang diberi suntikan dengan virus, racun dan telur tawon dalam kombinasi yang berbeza (putih). B – bereksperimen dengan penyingkiran kelenjar air liur. Biru dan oren – ulat dengan kelenjar dikeluarkan, sihat dan dijangkiti, masing-masing, sedang makan pada tumbuhan; biru berlorek dan oren – tanpa pembuangan kelenjar air liur; hijau – sebelum percubaan pada tanaman itu tidak ada ulat. Asterisk menunjukkan nilai P: satu – P <0.05, dua – P <0.01. Gambar dari artikel yang dibincangkan F. Zhu et al. dalam PNAS

Ulat yang sihat diberikan suntikan dengan virus, racun, dan parasitoid telur telur (tiga komponen utama yang diperkenalkan oleh tawon semasa meletakkan telur) dalam pelbagai kombinasi. Hyperparasitoids diberi pilihan antara bau tumbuhan di mana ulat itu diberi makan, dan bau tumbuhan di mana ulat yang sihat diberi makan, yang disuntik dengan larutan penampan. Suntikan semacam itu digunakan sebagai kawalan: ia mengesahkan bahawa perbezaan yang diperhatikan bukanlah hasil kerosakan pada tisu ulat dengan jarum dan bendalir yang disuntik, tetapi adalah hasil pendedahan kepada ulat spesifik yang diperkenalkan kepadanya. Ternyata kebanyakan wasp-hyperparasitoids menyatakan keinginan untuk bau dari tumbuhan, digigit oleh ulat, yang mana ketiga-tiga komponen telah diperkenalkan. Di tempat kedua, pilihan os-hyperparasitoid adalah tumbuhan, digigit oleh ulat, yang disuntik hanya dengan virus atau virus dan telur. Oleh itu, ia adalah kehadiran zarah virus dalam ulat yang menentukan perbezaan keutamaan hiperparasitoid. Kehadiran racun agak meningkatkan perbezaan, tetapi kelihatannya komponen paling penting – telur (dan kemudian larva penetasan) tawon tidak kelihatan mempengaruhi pilihan bau tumbuhan, mengikut mana hiperparasitoid mencari mereka (Rajah 4, A).

Untuk menguji peranan air liur, para penulis memilih kaedah yang berbeza daripada rakan-rakan mereka dari Amerika Syarikat: mereka membuang kelenjar ludah dari pembedahan, kemudian membiarkan mereka memakan tumbuhan. Mereka membandingkan ulat dengan kelenjar dikeluarkan ke ulat yang mereka melakukan operasi palsu: mereka melakukan bedah siasat, tetapi kelenjar itu dibiarkan di tempatnya. Ini dilakukan untuk mengawal: bahawa ulat-ulat itu berbeza secara tepat di hadapan atau tidak adanya kelenjar air liur, tetapi tidak dalam kesihatan umum. Akibatnya, hiperparasitoid kehilangan tumpuan mereka: ulat-ulat yang terinfeksi dan sihat tanpa kelenjar liur juga sama, dan hiperparasitoid dipilih antara ulat-ulat yang dijangkiti tanpa kelenjar liur dan ulat dengan kelenjar (Rajah 4, B).

Seterusnya, para saintis menganalisis aktiviti gen (lebih daripada 24 ribu tapak DNA) daripada ulat ulat yang dijangkiti dan sihat dan mendapati bahawa 237 laman ulat ulat yang dijangkiti mempunyai aktiviti yang meningkat, dan satu lagi 110 telah dikurangkan. Di antara laman web yang mempunyai aktiviti berkurang, ada gen yang mengodkan protein GOX yang telah diketahui oleh kami, dan gen dehidrogenase glukosa. Kedua-duanya memainkan peranan penting dalam membentuk respon tumbuhan kepada serangan ulat.Penilaian langsung aktiviti GOX, seperti dalam kajian pertama, menunjukkan pengurangan ketara dalam ulat terinfeksi berbanding dengan yang sihat. Pengenalan virus dalam kombinasi dengan racun, tetapi bukan dari telur, racun, atau virus secara berasingan, mempunyai kesan yang sama (Rajah 2, kanan).

Berdasarkan data yang diperoleh, perubahan dalam bau tumbuhan tomato secara harfiahnya berlaku dua hingga tiga hari selepas diletakkan oleh telur tawon parasitoid. Kami tahu bahawa hemperparasitoid tawon boleh meletakkan telurnya hanya pada peringkat akhir perkembangan larva larva parasitoid – beberapa minggu selepas ulat telah dijangkiti. Ini bermakna sama ada kesan pada tumbuhan dan bau berubah sebagai larva parasitoid tawon berkembang, atau hem hipparparitoid mampu mengingati lokasi mangsa mangsanya untuk kembali ke masa yang lebih sesuai. Masalah ini masih belum disiasat – dan juga produktiviti kerjasama antara parasitoid dan virus dengan maklumat baru.

Pengarang kedua-dua kertas yang dibincangkan itu percaya bahawa manfaat untuk menindas kekebalan tuan rumah dan mengurangkan tindak balas pertahanan tumbuhan adalah lebih besar daripada kerugian disebabkan oleh fakta bahawa secara tidak langsung virus menunjukkan lokasi larva parasitoid tawon kepada musuhnya.Bersama-sama, kedua-dua karya itu memperlihatkan mozek antara interaksi antara tumbuhan, parasitisasi ulat di atasnya, parasit penawar pada ulat, sejenis virus simbiosis, dan lain-lain parasitisasi parasit pada yang pertama.

Sumber:
1) Feng Zhu, Antonino Cusumano, Janneke Bloem, Berhane T. Weldegergis, Alexandre Villela, Nina E. Fatouros, Joop J. A. van Loon, Marcel Dicke, Jeffrey A. Harvey, Heiko Vogel, Erik H. Poelman. Polymnotic dan venom symbiotik menunjukkan parasitoid kepada hiperparasitoid // PNAS. 2018. DOI: 10.1073 / pnas.1717904115.
2) Ching-Wen Tan, Michelle Peiffer, Kelli Hoover, Cristina Rosa, Flor E. Acevedo, Gary W. Felton. Symbiotik polydnavirus parasit memanipulasi ulat dan tumbuhan imuniti // PNAS. 2018. DOI: 10.1073 / pnas.1717934115.

Alena Suhoputova


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: