Введение к работе
Актуальность темы. Одними из самых перспективных биоинсектицидов являются препараты, полученные на основе микроорганизма Bacillus thuringiensis. Для различных подвидов В. thuringiensis характерно образование инсектицидных белков (8-эндотоксинов), отличающихся высокой специфичностью биологического эффекта. Как правило, эти токсины активны против личинок насекомых из отрядов Lepidoptera, Coleop-tera и Diptera, а также нематод. В то же время, они абсолютно безвредны для большинства нецелевых объектов. В частности, токсины, продуцируемые Bacillus thuringiensis ssp. israelensis, убивают личинок многих видов комаров и мошек, но безвредны для всей остальной фауны водоёмов.
В основе биологического эффекта 5-эндотоксинов В. thuringiensis лежит их цито-патологическое действие на эпителиальные клетки кишечника насекомых. В свою очередь, специфичность этих белков определяется их взаимодействием с рецепторами, локализованными в апикальной мембране эпителиальных клеток. Изучение воздействия 8-эндотоксинов на кишечный эпителий, поиск и характеристика соответствующих рецепторов важны для понимания мехаїшзма действия и специфичности энтомоцидных белков, а также выяснения путей возникновения у насекомых-мишеней резистентности к препаратам В. thuringiensis. Вследствие этого работы по изучению взаимодействия эндотоксинов В thuringiensis с кишечным эпителием чувствительных насекомых необыкновенно актуальны.
До настоящего времени основная масса исследований, посвященных решению указанных проблем, была проведена для токсинов, активных против гусениц чешуекрылых (лепидоцидных белков). Москитоцидные токсины, например Сгу4В и CryllA из подвида Bacillus thuringiensis ssp. israelensis изучены значительно меньше.
Цели и задачи исследования. Целью данной работы было комплексное изучение энтомоцидного действия эндотоксинов Bacillus thuringiensis ssp israelensis на кишечный эпителий личинок комаров Anopheles stephensi и Aedes aegypti (Culicidae; Diptera).
Для ее достижения были определены следующие задачи:
изучение цитопатологических изменений, происходящих в эпителиальных клетках личинок комаров (на примере личинок Ае. aegypti) под действием москитоцидных токсинов Сгу4В и Cryl 1 А, продуцируемых В thuringiensis ssp. israelensis;
идентификация сайтов связывания токсинов со стенкой кишечника личинок комаров;
выделение специфического рецептора (ов), ответственного за связывание токсинов
кишечным эпителием личинок An. stephensi. Научная новизна. В работе впервые: всесторонне изучено воздействие эндотоксинов Сгу4В и CryllA на эпителиальные клетки личинок Ае aegypti; с помощью гистохимических и иммуногистохимических методов визуализировано место связывания этих белков с кишечным эпителием насекомого; выделены 65 и 57 кДа токсинсвязывающие белки из апикальных мембран эпителиальных клеток личинок An. stephensi; высказано предположение, что наряду с выделенными ранее в лаборатории химии белка ГосНИИгенетика токсинсвязывающими белками из Ае. aegypti, эти два белка образуют не описанный ранее класс рецепторов эндотоксинов Bacillus thurmgiensis.
Практическая ценность работы. Полученные данные о действии москитоцидных токсинов на кишечный эпителий личинок комаров и о природе рецепторов этих токсинов определяют направления дальнейших исследований механизма москитоцидного эффекта и возможные пути возникновения резистентных линий комаров. В свою очередь, эти исследования позволят в дальнейшем создать биоинсектициды нового поколения с существенно повышенной эффективностью биологического эффекта и уменьшенной вероятностью возникновения устойчивых форм насекомых.
Апробация работы, публикации. Основные положения диссертации представлены на конференции «Роль кровососущих насекомых и клещей в лесных экосистемах России» (Великий Новгород, 2000), II Республиканской научной конференции (Великий Новгород: НовГУ, 2002), на XXVII Межвузовской научно-практической конференции по проблемам биологии и медицинской паразитологии, посвященной памяти акад. Е.Н. Павловского (С.-Пб., 2000).
Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 6 научных работах, 3 из которых - в изданиях перечня ВАК.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 198 страницах машинописного текста, содержит 136 рисунков и 5 таблиц, состоит из введения, 5 глав, заключения, выводов, списка цитированной литературы и приложения. Список цитированной литературы содержит 179 названий, из которых 7 - на русском языке.
Благодарности. За содействие в выполнении данной работы выражаю свою искреннюю благодарность: моим научным руководителям И.А. Залунину и СЮ. Чайке за чуткое научное руководство, дбн Д.П. Жужикову за рецензирование рукописи, всем сотрудникам Лаборатории химии белка ГосНИИгенетика и сотрудникам кафедры энтомологии МГУ, а также сотрудникам Межкафедральной лаборатории электронной микроскопии биологического факультета за всестороннюю помощь в работе.
Похожие диссертации на Воздействие эндотоксинов Bacillus thuringiensis ssp. israelensis на кишечный эпителий личинок комаров Anopheles stephensi и Aedes aegypti
