Учёные раскрыли ключевой ген адаптации зимующих яиц тли с помощью CRISPR

Обычные яйца демонстрируют интенсивную чёрную пигментацию из-за отложений меланина, тогда как яйца с отключённым геном Lac2 лишены пигментации и выглядят прозрачными, обнажая эмбрион внутри. Автор: Shigenobu Lab, NIBB

Выживание в суровые зимние месяцы — серьёзное испытание для многих насекомых. Одна из распространённых стратегий, особенно в умеренных регионах, — производство зимующих яиц с твёрдой тёмной оболочкой, устойчивой к холоду, сухости и микробным инфекциям.

В исследовании, опубликованном в журнале PLOS Genetics, команда учёных под руководством профессора Сюдзи Шигенобу из Национального института фундаментальной биологии (NIBB, Япония) идентифицировала ген Laccase2 (Lac2) как ключевой для потемнения и укрепления оболочки зимующих яиц гороховой тли (Acyrthosiphon pisum).

Применив усовершенствованный протокол редактирования генома CRISPR/Cas9, оптимизированный специально для тли, и впервые использовав инновационную технику «DIPA-CRISPR» для этого вида, исследователи деактивировали ген Lac2 и раскрыли его критическую роль в защите яиц.

Отключение Lac2 полностью устранило пигментацию и значительно снизило твёрдость оболочки яиц. Мутировавшие яйца стали более уязвимы к грибковым инфекциям и не смогли вылупиться. Эти результаты демонстрируют, что Lac2 незаменим для выживания зимующих яиц гороховой тли, подчёркивая ключевой молекулярный компонент сезонной адаптации.

Помимо раскрытия роли Lac2, команда разработала мощный инструментарий для редактирования генома, адаптированный для тли. Оптимизированный метод CRISPR/Cas9 и адаптация DIPA-CRISPR преодолевают давние технические трудности в исследованиях тли — такие как малый размер яиц, сложные жизненные циклы и облигатные симбионты — значительно повышая эффективность и доступность.

Гороховая тля (Acyrthosiphon pisum). Автор: Tomonari Nozaki

«Наш оптимизированный метод редактирования генома подчёркивает ключевую роль Lac2 в сезонной адаптации гороховой тли, — сказал профессор Шигенобу из Национального института фундаментальной биологии. — Помимо этого конкретного гена, наш подход открывает новые возможности для изучения разнообразных биологических вопросов, связанных с тлёй, от их сложных жизненных циклов до симбиотических отношений».

Исследовательская команда делится этими оптимизированными протоколами редактирования генома и практическими рекомендациями с научным сообществом через лабораторный сайт, а также организует семинары, способствуя прогрессу в изучении биологии тли и поддерживая исследователей, работающих с другими модельными насекомыми.

Дополнительная информация: Shuji Shigenobu et al, Refined CRISPR/Cas9 genome editing in the pea aphid uncovers the essential roles of Laccase2 in overwintering egg adaptation, PLOS Genetics (2025). DOI: 10.1371/journal.pgen.1011557

Источник: National Institutes of Natural Sciences