Adaptation of arthropod pests in plant allelochemiclas and pesticides, with emphasis on the role of detoxification
Authors: Παυλίδη Νένα 
Published: August 2021

Τα αρθρόποδα παράσιτα αποτελούν απειλή για την ασφάλεια των τροφίμωνκαι τη δημόσια υγεία καθώς καταστρέφουν τις καλλιέργειες και μεταφέρουνεντομομεταδιδόμενες ασθένειες. Ο έλεγχός τους βασίζεται κυρίως στη χρήσηεντομοκτόνων. Ωστόσο, η συχνή τους εφαρμογή έχει οδηγήσει στην ανάπτυξηανθεκτικότητας, η οποία επιτυγχάνεται κυρίως μέσω μεταλλαγών στις πρωτεΐνες-στόχους των εντομοκτόνων και μέσω της δράσης των ενζύμων αποτοξικοποίησης,όπως είναι οι κυτοχρωμικές P450 μονοοξυγενάσες (P450s), οι μεταφοράσες τηςγλουταθειώνης (GSTs) και οι καρβοξυλεστεράσες (CCEs). Τα ίδια ένζυμααποτοξικοποίησης συμμετέχουν και στην προσαρμογή των αρθροπόδων στα φυτά-ξενιστές, καθώς έχουν την ικανότητα να μεταβολίζουν- απενεργοποιούν τιςφυτοτοξίνες. Στην παρούσα διατριβή χρησιμοποιήθηκαν προσεγγίσεις μεδιαγονιδιακούς οργανισμούς, βιοδοκιμές, μεθόδοι ανάλυσης μεταγραφώματοςκαθώς και βιοχημικές/ λειτουργικές μελέτες για τη διερεύνηση των μηχανισμώναποτοξικοποίησης ξενοβιοτικών ουσιών στο κουνούπι Aedes aegypti, το δάκο τηςελιάς Bactrocera oleae και το φυτοφάγο άκαρι Tetranychus urticae.Αρχικά, το γονίδιο CYP9J28 του A. aegypti που κωδικοποιεί για κυτοχρωμικήοξειδάση P450 εκφράστηκε επιτυχώς στη Drosophila melanogaster και δείχθηκε ότιπροσδίδει σημαντικά επίπεδα ανθεκτικότητας in vivo, παρέχοντας ισχυρέςαποδείξεις για το ρόλο του στη ανθεκτικότητα στα πυρεθροειδή και δείχνοντας ότιη έκφραση γονιδίων στη D. melanogaster είναι μια ισχυρή προσέγγιση για τηνεπιβεβαίωση του ρόλου υποψηφίων γονιδίων στην ανθεκτικότητα.Στο δεύτερο κεφάλαιο της διατριβής, δημιουργήθηκε ένα μεγάλο σύνολοδεδομένων μεταγραφώματος για το B. oleae και ταυτοποιήθηκαν καικατηγοριοποιήθηκαν φυλογενετικά πάνω από 130 πιθανά γονίδιααποτοξικοποίησης. Τα δεδομένα του μεταγραφώματος χρησιμοποιήθηκαν για τηνκατασκευή μιας πλατφόρμας μικροσυστοιχιών, η οποία εν συνεχείαχρησιμοποιήθηκε πιλοτικά για την μελέτη των μηχανισμών αποτοξικοποίησης καιπροσαρμογής του δάκου έναντι των εντομοκτόνων και του ελαιοκάρπου/φυτοτοξινών, αντίστοιχα. Η ανάλυση της ανθεκτικότητας σε πυρεθροειδή υπέδειξετη συσχέτιση δύο κυτοχρωμικών οξειδασών P450 με το φαινότυπο. Επίσης,μελετήθηκαν οι μοριακοί μηχανισμοί προσαρμογής στον ελαιόκαρπο και ηαξιοποίηση του μεσοκαρπίου. Αρκετά γονίδια αποτοξικοποίησης και γονίδια τηςπέψης βρέθηκαν να υπερ-εκφράζονται κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης στονελαιόκαρπο, παρέχοντας ένα χρήσιμο σημείο εκκίνησης για περαιτέρω διερεύνηση.Στο τελευταίο κεφάλαιο της διατριβής εκφράστηκαν λειτουργικά καιχαρακτηρίστηκαν τέσσερις μεταφοράσες της γλουταθειώνης (GSTs) του T. urticae,οι οποίες είχαν προηγουμένως συσχετιστεί με την ανθεκτικότητα σε εντομοκτόνααπό μελέτες μικροσυστοιχιών. Η TuGSTd14 βρέθηκε να αλληλεπιδρά με τοabamectin, ενισχύοντας προηγούμενες μελέτες που υποστηρίζουν ότι οι GSTsενδεχομένως εμπλέκονται στην ανθεκτικότητα στο abamectin. Ισχυρές αποδείξειςδόθηκαν για την in vitro κατάλυση της σύζευξης της γλουταθειώνης (GSH) στοcyflumetofen από την TuGSTd05 και αναγνωρίστηκε το πιθανό σημείο τηςπροσβολής καθώς και σημαντικά αμινοξέα που πιθανόν να συμμετέχουν στηναλληλεπίδραση. Η συγκεκριμένη μελέτη αποτελεί την πρώτη πειστική αναφορά γιατη συμμετοχή μιας GST από ακάρεα στην ανθεκτικότητα.