Proteínas controlarían reproducción de saltamontes

Conocer las proteínas que influyen en el éxito reproductivo del saltamontes Melanoplus sanguinipes es el primer paso en la búsqueda del control de esta especie que afecta cultivos de importancia económica.

Este saltamontes migratorio es una de las plagas que más afecta el paisaje agrícola de las provincias canadienses de Saskatchewan y Manitoba, donde brotes de esta especie causan pérdidas significativas en cultivos como el trigo.

Cada individuo adulto de esta especie puede llegar a comerse diariamente entre 30 y 100 gramos de material vegetal en peso seco. Los daños económicos causados por saltamontes en Canadá y en el norte de los Estados Unidos pueden alcanzar los 1.250 millones de dólares al año.

La doctora Martha Liliana Bonilla, magíster en Ciencias Agrarias de la Universidad Nacional de Colombia (U.N.) Sede Palmira, en colaboración con diversos especialistas tanto en evolución –doctor José Andrés– como en genética de plantas –doctores Jaime Eduardo Muñoz y Christopher Todd– y en manejo de poblaciones de insectos –doctor Martin Erlandson– se dio a la tarea de estudiar las proteínas seminales que podrían influir en la oviposición (puesta de huevos) de las hembras.

El estudio se dividió en tres fases: en la primera se identificaron las proteínas de las glándulas accesorias del aparato reproductor masculino; en la segunda el silenciamiento de los genes que codifican estas proteínas a través de ARN de interferencia, y en la tercera se adelantaron bioensayos para determinar la función de estos genes en la inducción de la oviposición en hembras apareadas.

En la investigación se identificaron 353 proteínas seminales. El silenciamiento exitoso en la expresión de tres genes y ensayos funcionales posteriores aportaron evidencias de que al menos dos proteínas podrían tener un potencial efecto en la reproducción a través de la inducción de la oviposición en las hembras apareadas.

Las proteínas transferidas por los machos a las hembras durante la copulación, y que intervienen en la reproducción, abren las puertas a nuevas estrategias de control mediante el uso de tecnologías de silenciamiento génico que podrían reducir o eliminar la capacidad reproductora de este insecto.

La metodología

Para identificar las proteínas seminales se hizo un análisis del transcriptoma, y, utilizando secuenciación de última generación, se analizó una glándula del aparato reproductor del insecto para estudiar los genes que se expresan en un momento determinado en los tejidos de insectos sexualmente maduros.

Después se hizo un perfil proteómico a partir de la misma glándula. Un análisis bioinformático con los resultados obtenidos de ambos estudios permitió identificar 353 proteínas secretadas por esta glándula, tres de interés por su posible influencia en la reproducción.

Una de ellas se identificó como la proteína estimulante de la oviposición en este saltamontes; las demás mostraron alta similitud con proteínas que han sido reportadas por inducir la oviposicion en otros insectos.

Además se identificaron dos enzimas que participan en la síntesis de unos compuestos lipídicos llamados prostaglandinas, que se han reportado en otros insectos por su influencia en la oviposicion.

En la segunda fase de la investigación se empleó un proceso de silenciamiento génico mediado por pequeñas moléculas de ARN (ácido ribonucleico) que actúan de manera específica sobre el ARN mensajero afectando el proceso de transcripción a proteína.

El nivel de silenciamiento se midió con una técnica molecular llamada PCR en tiempo real, y después de confirmar que la expresión de los genes que codifican para las tres proteínas fue suprimida en más de un 95 % se realizó un análisis funcional de estas proteínas por medio de bioensayos en los que se usó ARN de interferencia.

Este método permite interrumpir la expresión de genes específicos y se considera como un mecanismo prometedor para controlar insectos plaga. En este caso, machos tratados con ARN de interferencia fueron apareados con hembras vírgenes para después evaluar los efectos en el número de huevos depositado por las hembras.

Este es el primer estudio de proteínas seminales y aporta bases para avanzar hacia el uso de la tecnología del ARN de interferencia como agente específico de control de este insecto, desarrollando plantas mejoradas genéticamente que produzcan moléculas de ARN para controlar el insecto y reduciendo efectos colaterales no deseados.

La investigación, ganadora de la Beca de Estudiantes Sobresalientes de la U.N., fue financiada por la Agencia del Gobierno Federal Canadiense para la Investigación en Ciencias e Ingenierías (NSERC por sus siglas en inglés) y el Ministerio de Agricultura de Saskatchewan.

Tomado de Agencia de Noticias UN.