Транскрипционная активность генов, участвующих в регуляции диапаузы колорадского жука, и ее изменения под влиянием инсектицида фипронила

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Исследованы особенности транскрипционной активности генов, принимающих участие в регуляции диапаузы у имаго колорадского жука в лабораторных условиях, на стадии подготовки к зимней диапаузе и в середине зимнего периода. В гонадах остающихся активными особей, в отличие от особей, находящихся в состоянии покоя, установлено наличие мРНК гена субъединицыrdl рецептора GABA-А. Выявлено повышение содержания мРНК генов DP1, fer, DAT1, DAT2, EcR, Ldace-1 в середине периода зимней диапаузы в тканях мышц и гонад особей, перенесших действие фипронила, неконкурентного ингибитора ионотропного канала, образованного рецептором GABA-A. Выдвинуто предположение о том, что фипронил, блокируя связывание GABA с рецептором, тем самым оказывает существенное влияние на регуляторные процессы, сопровождающие развитие диапаузных состояний.

Об авторах

Юрий Михайлович Никоноров

ФГБУН «Институт биохимии и генетики» Уфимского научного центра РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: nikonorov@anrb.ru
старший научный сотрудник, лаборатория молекулярной биологии и нанобиотехнологии Россия

Лиана Ахнафовна Сыртланова

ФГБУН «Институт биохимии и генетики» Уфимского научного центра РАН

Email: slian4ik@mail.ru
аспирант, лаборатория физиологической генетики Россия

Константин Альбертович Китаев

ФГБУ «Башкирский референтный центр» Россельхознадзора

Email: cordek@ya.ru
энтомолог, лаборатория фитосанитарных исследований Россия

Галина Васильевна Беньковская

ФГБУН «Институт биохимии и генетики» Уфимского научного центра РАН

Email: bengal2@yandex.ru
ведущий научный сотрудник, лаборатория физиологической генетики Россия

Список литературы

  1. Lehman P, Piironen S, Kankaret M, et al. Photoperiodic effects on diapause-associated gene expression trajectories in European Leptinotarsa decemlineata populations. Insect Mol Biol. 2014;23(5):566-578. doi: 10.1111/jmb.12104.
  2. Саулич А.Х. Сезонное развитие насекомых и возможности их расселения. — СПб.: Изд-во СПбГУ, 1999. — 248 с. [Saulich AH. The seasonal development of insects and the possibility of resettlement. Saint Petersburg: Izdatelstvo SpbGU; 1999: 248 p. (In Russ.)]
  3. Yocum GD, Rinehart JP, Larson ML. Monitoring diapause development in the Colorado potato beetle, Leptinotarsa decemlineata, under field conditions using molecular biomarkers. J Insect Physiol. 2011;57(5):645-652. doi: 10.1016/j.jinsphys.2010.11.008.
  4. Denlinger DL. Regulation of diapause. Ann Rev Entomol. 2002;47:93-122. doi: 10.1146/annurev.ento.
  5. 091201.145137.
  6. Беньковская Г.В. Стресс-реакция как механизм реализации адаптивного потенциала особей и популяций насекомых: Дис. … д-ра биол. наук. — Уфа: ИБГ УНЦ РАН, 2008. [Benkovskaya GV. Stress reaction as a mechanism of realization for adaptive potential of individuals and populations of insects. [dissertation]. Ufa: IBG UCS RAS; 2008. (In Russ.)]
  7. Yocum GD, Rinehart JP, Chirumamilla-Chapara A, Larson ML. Characterization of gene expression patterns during the initiation and maintenance phases of diapause in the Colorado potato beetle, Leptinotarsa decemlineata. J Insect Physiol. 2009;55:32-39. doi: 10.1016/j.jinsphys.2008.10.003.
  8. Enell L, Hamasaka Y, Kolodziejczyk A, Nässel DR. Gamma-Aminobutyric acid (GABA) signaling components in Drosophila: immunocytochemical localization of GABA(B) receptors in relation to the GABA(A) receptor subunit RDL and a vesicular GABA transporter. J Comp Neurol. 2007;505(1):18-31. doi: 10.1002/cne.21472.
  9. Pham DQD, Winzerling JJ. Insect ferritins: typical or atypical? Biochim Biophys Acta. 2010;1800(8):824-833. doi: 10.1016/j.bbagen.2010.03.004.
  10. Shi XQ, Guo WC, Wan PJ, et al. Validation of reference genes for expression analysis by quantitative real-time PCR in Leptinotarsa decemlineata (Say). BMC Research Notes. 2013;6:93. doi: 10.1186/1756–0500–6–93.
  11. Livak KJ, Schmittgen TD. Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2-∆∆CT method. METHODS. 2001;25:402-408. doi: 10.1006/meth.2001.1262.
  12. Беньковская Г.В., Мустафина Р.Ш. Влияние светового режима на биохимические показатели развития стресс-реакции в линиях Musca domestica L. с различной продолжительностью жизни // Журнал эволюционной биохимии и физиологии. — 2012. — Т. 48. — № 5. — С. 433–438. [Benkovskaya GV, Mustafina RSh. Effect of light regime on biochemical parameters of development of stress-reactions of Musca domestica lines with different lifespan. Zhurnal evolyutsionnoi biohimii i physiologii. 2012;48(5):433-438. (In Russ., Eng.)]. doi: 10.1134/S0022093012050027.
  13. Planello R, Martinez-Guitarte JL, Morcillo G. The endocrine disruptor bisphenol A increases the expression of Hsp70 and ecdysone receptor genes in the aquatic larvae of Chironomus riparius.Chemosphere. 2008;71(10):1870-1876.
  14. doi: 10.1016/j.chemosphere.2008.01.033.
  15. Planello R, Herrero O, Martinez-Guitarte JL, Morcillo G. Comparative effect of butyl benzyl phthalate (BBP) and di(2-ethylhexyl) phthalate (DEHP) on the aquatic larvae of Chironomus riparius based on gene expression assays related to the endocrine system, the stress response and ribosomes. Aquat Toxicol. 2011;105(1-2):62-70.
  16. doi: 10.1016/j.aquatox.2011.05.011.
  17. Buckingham SD, Biggin PC, Sattelle BM, et al. Insect GABA receptors: splicing, editing, and targeting by antiparasitics and insecticides. Mol Pharmacol. 2005;68:942-951. doi: 10.1124/mol.105.015313.
  18. Wang RL, Bencic D, Villeneuve DL, et al. A transcriptome-based biological framework for studying mechanisms of endocrine disruption in small fish species. Aquat Toxicol. 2010;98(3):230-244. doi: 10.1016/j.aquatox.2010.02.021.
  19. Roques BB, Leghait J, Lacroix MZ, et al. The nuclear receptors pregnane X receptor and constitutive androstane receptor contribute to the impact of fipronil on hepatic gene expression linked to thyroid hormone metabolism. Biochem Pharmacol. 2013;86(7):997-1039. doi: 10.1016/j.bcp.2013.08.012.
  20. Тыщенко В.П., Кинд Т.В. Нейроэндокринные механизмы регуляции сезонных циклов // Гормональная регуляция развития насекомых. — Л.: Наука, 1983. — Глава 5. — С. 82–117. [Tyshchenko VP, Kind TV. Neuroendocrine mechanisms of regulation of seasonal cycles. Leningrad: Nauka. Chapter 5, Hormonal regulation of insect development; 1983. P. 82-117.
  21. Kubrak OI, Kučerova I, Theopold U, Nässel DR. The sleeping beauty: how reproductive diapause affects hormone signaling, metabolism, immune response and somatic maintenance in drosophila melanogaster. PLoS One. 2014;9(11):e 113051. doi: 10.1371/journal. pone. 0113051.
  22. Kumar A, Congiu L, Lindström L, et al. Sequencing, De Novo assembly and annotation of the Colorado potato beetle, Leptinotarsa decemlineata, transcriptome. PLoS One. 2014;9(1): e86012. doi: 10.1371/journal. pone. 0086012.
  23. Xu WH, Lu YX, Denlinger DL. Cross-talk between the fat body and brain regulates insect developmental arrest. PNAS. 2012;109(36). doi: 10.1073/pnas.1212879109.
  24. Ehlen JC, Paul KN. Regulation of light’s action in the mammalian circadian clock: role of the extrasynaptic GABAA receptor. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2009;296(5):1606-1612. doi: 10.1152/ajpregu.90878.2008.
  25. De Loof A. The essence of female-male physiological dimorphism: differential Ca2+-homeostasis enabled by the interplay between farnesol-like endogenous sesquiterpenoids and sex-steroids? The calcigender paradigm. Gen Comp Endocrinol. 2015;211:131-146. doi: 10.1016/j.ygcen.2014.12.003.
  26. Wei Q, Wu SF, Niu CD, et al. Knockdown of the ionotropic γ-aminobutyric acid receptor (GABAR) RDL gene decreases fipronil susceptibility of the small brown planthopper, Laodelphax striatellus(Hemiptera: Delphacidae). Arch Insect Biochem Physiol. 2015;88(4): 249-261. doi: 10.1002/arch.21232.
  27. Taylor-Wells J, Brooke BD, Bermudez I, Jones AK. The neonicotinoid imidacloprid and the pyrethroid deltamethrin are antagonists of the insect Rdl GABA receptor. J Neurochem. 2015;135(4):705-7013. doi: 10.1111/jnc.13290.
  28. Impagnatiello F, Pesold C, Longone P, et al. Modifications of gamma-aminobutyric acid A receptor subunit expression in rat neocortex during tolerance to diazepam. Mol Pharmacol. 1996;49(5):822-831. PMID: 8622632.
  29. Беньковская Г.В., Китаев К.А., Удалов М.Б. Успех переживания экспериментальной диапаузы и резистентность к инсектицидам в популяциях колорадского жука / Экология, эволюция и систематика животных: материалы международной научно-практической конференции. Ноябрь 13–16, 2012; Рязань, с. 45–46. [Benkovskaya GV, Udalov MB, Kitaev KA. The success of survival under experimental diapause and insecticide resistance in Colorado beetle populations in the South Urals. Ecologia, evoliyutsia I sistematika zhivotnyh [conference proceedings]. 2012 November 13-16. Ryazan. P. 45-46. (In Russ.)]

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Никоноров Ю.М., Сыртланова Л.А., Китаев К.А., Беньковская Г.В., 2016

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.
 


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах