Японский хрущик (Popillia japonica) был обнаружен в США в штате Нью-Джерси в 1916 году, и к 2018 году он распространился по всей восточной части США и на запад до Колорадо.
Японские хрущики повреждают листья и плоды более чем 300 видов растений и наносят вред многочисленным коммерческим культурам, включая фруктовые деревья, голубику и малину, сою и хмель. Специалисты по борьбе с вредителями не хотят, чтобы этот инвазивный вид распространялся дальше на запад, поскольку это может нанести серьезный экономический ущерб сельскохозяйственным регионам вдоль западного побережья.
Чтобы предотвратить распространение вредителя на запад, Служба инспекции здоровья животных и растений Министерства сельского хозяйства США (APHIS) в 2017 году начала применять методы биологического контроля, используя микроспоридийного паразита Ovavesicula popilliae. Микроспоридий выпускали в грузовых аэропортах Среднего Запада.
Ovavesicula popilliae — это грибной микроспоридийный паразит, продуцирующий споры, впервые обнаруженный в 1987 году в Коннектикуте. Данные предыдущих исследований показывают, что O. popilliae сильно ослабляет личинки японского хрущика, повреждая их «почки» (мальпигиевы канальцы), и снижает яйцекладку у самок на 50%, что приводит к сокращению численности популяции.
Оценка эффективности этой программы биологического контроля зависит от точного измерения степени заражения жуков в аэропортах. В предыдущих работах по оценке заражения O. popilliae использовался метод измерения ДНК, называемый количественной полимеразной цепной реакцией (кПЦР), но первоначальные измерения кПЦР были подвержены неточностям.
Группа исследователей во главе с Дэвидом Смитли, доктором философии, почетным профессором кафедры энтомологии Мичиганского государственного университета, разработала новый метод оценки успеха заражения вредителя и опубликовала результаты работы в журнале Journal of Economic Entomology.
В данном исследовании Смитли и его коллеги поставили перед собой задачу усовершенствовать метод количественной ПЦР (кПЦР) для уменьшения ошибок. Чтобы повысить точность отбора проб O. popilliae, они разбавили ДНК в соотношениях 1:3, 1:7 и 1:15. Это позволило эффективно отсеять неточности, которые ранее вносили танины из листьев, съеденных жуками.
Затем они сравнили количество O. popilliae, обнаруженное при микроскопическом исследовании препарированных жуков, с количеством, обнаруженным методом кПЦР. В кПЦР количество ДНК O. popilliae определяется значением Ct (пороговый цикл), которое представляет собой количество циклов ПЦР, при которых целевая последовательность нуклеиновой кислоты становится видимой с помощью флуоресцентного красителя. Чем ниже значение Ct, тем больше количество целевой ДНК.
При сравнении результатов обнаружения O. popilliae в образцах, разбавленных в соотношении 1:7, с неразбавленными образцами, доля правильных диагнозов увеличилась с 28 из 31 образца до 31 из 31 образца.
Новая методика позволяет быстро определить эффективность работы микроспоридийного паразита и предоставляет ценные инструменты для текущих усилий APHIS и университетских исследователей в нескольких штатах, запускающих долгосрочные программы биологического контроля в аэропортах с использованием O. popilliae.
