Molecular, genetic and functional characterization of pesticide resistance mechanisms of Tetranychus urticae

Ο τετράνυχος, Tetranychus urticae Koch, αποτελεί σημαντικό εχθρό των καλλιεργειών. Καταπολεμάται κυρίως με εντομοκτόνα που σε συνδυασμό με τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά του οργανισμού, εμφανίζει υψηλά επίπεδα ανθεκτικότητας σε μεγάλο αριθμό ουσιών, όπως αβερμεκτίνες, METIs και πυρεθροειδή. Η ανθεκτικότητα του τετρανύχου στα εντομοκτόνα είναι πιθανότατα αποτέλεσμα της μεταβολικής ανθεκτικότητας ή/ και αλλαγών στο στόχο του εντομοκτόνου.Ανάλυση δεδομένων γονιδιακής έκφρασης από ανθεκτικούς πληθυσμούς στις ουσίες αυτές δείχνουν υψηλά επίπεδα έκφρασης γονιδίων αποτοξικοποίησης και κυρίως P450s. Οι P450s CYP392A16 και CYP392A11 εκφράστηκαν επιτυχώς σε βακτηριακό σύστημα. Φάνηκε πως η CYP392A16 μεταβολίζει το εντομοκτόνο abamectin παράγοντας έναν μη τοξικό υδροξυλιωμένο μεταβολίτη, όπως επιβεβαιώθηκε και από πειράματα βιοδοκιμών. Επίσης, αναπτύχθηκε αντίσωμα για το συγκεκριμένο ένζυμο με υψηλή εκξειδίκευση για την CYP392A16 σύμφωνα με πειράματα ανοσοαποτύπωσης. Επιπρόσθετα, βρέθηκε πως η CYP392A11 μεταβολίζει δύο δραστικές ουσίες που ανήκουν στα METI ακαρεοκτόνα, τα fenpyroximate και cyenopyrafen. Ο μεταβολισμός του fenpyroximate οδηγεί στη δημιουργία ενός μη τοξικού μεταβολίτη και ο μεταβολίτης του cyenopyrafen είναι ένα υδροξυλιωμένο προϊόν.Με τη χρήση του GAL4/UAS συστήματος δημιουργήθηκαν διαγονιδιακά στελέχη δροσόφιλας στα οποία συνεκφράζονται οι CYP392A16 ή CYP392A11 με τη CPR του τετρανύχου και αξιολογήθηκε η δράση αυτών σε σχέση με τον φαινότυπο της ανθεκτικότητας. Το στέλεχος που εκφράζει την CYP392A16 και TuCPR εμφανίζει ανθεκτικότητα στο εντομοκτόνο abamectin σε σύγκριση με το στέλεχος αναφοράς. Επίσης, δημιουργήθηκε το στέλεχος TuCPR; CYP392A11 που εμφανίζει ανθεκτικότητα στο fenpyroximate. Μελετήθηκε η σχετική επίδραση γνωστών μεταλλαγών (G314D, G326E στα κανάλια χλωρίου και οι L1024V, F1538I στο κανάλι νατρίου) στον φαινότυπο της ανθεκτικότητας του τετρανύχου και η κάθε μεταλλαγή εισήχθησε σε ευαίσθητο γενετικό υπόβαθρο μέσω πολλαπλών διασταυρώσεων. Φάνηκε πως οι μεμονωμένες μεταλλαγές 314D και 326E προσδίδουν χαμηλά επίπεδα ανθεκτικότητας στις μακροκυκλικές λακτόνες. Ωστόσο, ο συνδυασμός τους προσδίδει υψηλότερη ανθεκτικότητα, αλλά χαμηλότερη σε σχέση με αυτή του ανθεκτικού πληθυσμού. Συνεπώς οι μεταλλαγές αυτές δεν αποτελούν τον μοναδικό μηχανισμό που συνεισφέρει ανθεκτικότητα στις ουσίες αυτές. Η ανθεκτικότητα στα πυρεθροειδή μελετήθηκε σε ομόζυγα στελέχη που φέρουν τις μεταλλαγές 1024V και 1538I. Τα στελέχη αυτά εμφανίζουν υψηλά επίπεδα ανθεκτικότητας στο bifenthrin, χαμηλότερα από αυτά των πατρικών στελεχών. Πιθανότατα και άλλοι μηχανισμοί να παίζουν ρόλο στην ανθεκτικότητα στο bifenthrin. Επίσης, τα fenpropathrin και fluvalinate χρησιμοποιήθηκαν στα ίδια στελέχη. Φαίνεται πως οι μεταλλαγές αυτές προσδίδουν υψηλά επίπεδα προστασίας και παίζουν σημαντικό ρόλο στην ανθεκτικότητα σε αυτά τα εντομοκτόνα.