Швейцарское федеральное управление по окружающей среде (FOEN) перечисляет более 100 инвазивных видов, уже представляющих угрозу для Швейцарии, в том числе азиатского усачьего жука и других насекомых, таких как самшит, божья коровка арлекин, азиатский тигровый комар, амброзия и другие насекомые. Колорадские жуки.
Швейцарский федеральный институт лесных, снежных и ландшафтных исследований (WSL) считает Anoplophora glabripennis одним из самых опасных вредителей, поражающих широколиственные деревья. Взрослые самки жуков прогрызают кору дерева, чтобы откладывать яйца в небольшую ямку, поэтому, как только личинки вылупляются, у них есть готовый источник ткани сосудистых растений, которыми они могут питаться. По мере созревания личинки прокладывают туннели глубоко в сердцевине дерева, и каждая личинка способна за время своей жизни съесть до 1000 кубических сантиметров древесины.
Новые взрослые особи обычно производят следующее поколение на том же дереве-хозяине, но заражение с высокой плотностью в конечном итоге убивает дерево, поэтому они должны рассредоточиться, чтобы найти новые деревья-хозяева для своих молодых. Вполне вероятно, что первые захватчики были завезены по незнанию в виде личинок, спрятанных внутри деревянных упаковочных материалов.
Новые законы, требующие, чтобы такая упаковка из Китая подвергалась тепловой сушке или химической обработке для уничтожения любых личинок, помогли ограничить новые инвазии, а эффективные проверки на вредителей и повышение осведомленности общественности доказали свою эффективность в предотвращении дальнейшего распространения азиатских усачей в Швейцарии.Совместным исследовательским проектом по секвенированию, аннотированию и исследованию генома Anoplophora glabripennis руководил профессор Дуэйн МакКенна из Университета Мемфиса, а секвенирование ДНК и сборка генома выполнялись в Медицинском колледже Бейлора под руководством профессора Стивена Ричардса в рамках программы инициатива по геному членистоногих i5K.
В команду исследователей, проанализировавших это новое богатство генетических и геномных данных, вошли эксперты из Швейцарского института биоинформатики SIB и медицинского факультета Женевского университета, доктор Панайотис Иоаннидис и доктор Роберт Уотерхаус из группы профессора Евгения Здобава. Усилия международной группы стали возможны благодаря финансированию со стороны агентств США, включая Национальный исследовательский институт генома человека, Национальный научный фонд, Национальный институт продовольствия и сельского хозяйства и Национальные институты здравоохранения, а также Немецкий исследовательский фонд и Швейцарский Национальный научный фонд. Их результаты исследования генома с 710 мегабазами и его кодируемых генов 22’035 опубликованы в обширной рукописи в журнале Genome Biology.Секвенирование и аннотирование генома жука позволило исследователям провести подробный сравнительный анализ с другими насекомыми и изучить тысячи закодированных генов, чтобы понять, как они эволюционировали, чтобы успешно питаться тканями деревьев.
Профессор Маккенна сказал: «Исследования в моей лаборатории были сосредоточены на эволюции взаимодействий между жуками и растениями и фитофагии, то есть кормлении растений, поэтому секвенирование всего генома теперь позволяет нам идентифицировать полный набор генов, которые облегчают специализированное кормление этого жука. на древесных растениях ". Он также пояснил, что «В частности, дупликация генов, то есть создание новых копий генов в этом геноме жука, и их последующее функциональное расхождение, были важными факторами, которые привели к расширению и усилению репертуара его метаболических генов, в некоторых случаях с участием генов, полученных от грибов и бактерий ».Помимо кодирования многих из этих ферментов, необходимых для разрушения тканей растений, геном также выявил несколько расширенных наборов генов, которые, как известно, важны для детоксикации химических веществ, обычно вырабатываемых растениями для защиты от атак таких вредителей. «Это означает, что жук способен быстро избавляться от этих токсичных химикатов защиты растений, которые обычно отпугивают большинство насекомых, и продолжать питаться древесными тканями деревьев-хозяев», — пояснил д-р Иоаннидис. Доктор Уотерхаус добавил, что «Используя наши инструменты сравнительной геномики, включая OrthoDB и BUSCO, мы смогли классифицировать гены на те, которые являются общими для многих видов насекомых, и на те, которые специфичны для жуков, особенно жуков, питающихся растениями, чтобы выделить гены, которые могут быть особенно важны. за биологические инновации, которые позволили жукам стать такой успешной — и в данном случае опасной — группой насекомых ».