Das Gen Kr-h1 reguliert die Fruchtbarkeit bei räuberischen Marienkäfern.

Das Kr-h1-Gen, das mit der Signalübertragung des Juvenilhormons in Verbindung steht, stört die Eierstockentwicklung und die Eizellproduktion bei weiblichen Tieren. Coccinella septempunctataDas Ergebnis stammt aus einer Studie chinesischer Wissenschaftler. Die Forscher nutzten RNA-Interferenz, um die Genexpression zu reduzieren und deren Auswirkungen auf die Fortpflanzung des in der biologischen Bekämpfung von Blattläusen und anderen Arthropodenschädlingen eingesetzten Nützlings zu untersuchen.

Das Team beobachtete nach der Kr-h1-Genstilllegung einen Rückgang der durchschnittlichen Eiproduktion um 28,74 Prozent. Weibchen, denen Kr-h1-dsRNA injiziert wurde, produzierten innerhalb von zwanzig Tagen durchschnittlich 119 Eier pro Weibchen. In der Kontrollgruppe ohne Injektion lag der Durchschnitt bei 167 Eiern pro Weibchen. In der mit GFP-dsRNA behandelten Gruppe, die als Kontrolle für die Methode diente, lag der Durchschnitt bei 168 Eiern pro Weibchen.

Zentrale Rolle

Die Studie deutet auf eine zentrale Rolle von Kr-h1 für die Fruchtbarkeit hin. Coccinella septempunctataDas Gen kodiert den Transkriptionsfaktor Krüppel-Homolog 1. Das Protein ist im Juvenilhormon-Signalweg aktiv, der für die Regulation von Wachstum, Metamorphose und Fortpflanzung bei Insekten bekannt ist.

Die Forscher untersuchten auch die Reaktion des Gens auf Juvenilhormon in einer künstlichen Ernährung. Weibliche Tiere, die mit einer juvenilhormonhaltigen Nahrung gefüttert wurden, zeigten nach fünf und zehn Tagen eine höhere Kr-h1-Expression als weibliche Tiere, die eine hormonfreie Nahrung erhielten. Nach fünf Tagen war die Expression 3,02-mal höher, nach zehn Tagen 1,76-mal höher.

Das Experiment bekräftigt den Zusammenhang zwischen Juvenilhormon und Kr-h1-Transkription in Coccinella septempunctataLaut Wissenschaftlern trägt diese Reaktion dazu bei, frühere Auswirkungen einer Hormonsupplementierung auf die Fortpflanzung der Art zu erklären. In einer im Artikel zitierten Studie steigerte eine künstliche Ernährung mit Juvenilhormon die Eiproduktion im Vergleich zu einer Ernährung ohne Supplementierung um das Vierfache.

Genfunktion

Zur Untersuchung der Genfunktion injizierten die Forscher frisch geschlüpften Weibchen einen Mikroliter Kr-h1-dsRNA in einer Konzentration von 4500 Nanogramm pro Mikroliter. Die Injektion erfolgte in die Intersegmentalmembran zwischen dem dritten und vierten Abdominalsegment. Die Kontrollgruppe erhielt GFP-dsRNA. Jede Behandlung umfasste 50 Weibchen in drei Wiederholungen.

Die Interferenz reduzierte die Kr-h1-Expression im Vergleich zur GFP-dsRNA-Kontrolle. Die Abnahme betrug 30,97 Prozent fünf Tage nach der Injektion und 38,32 Prozent zehn Tage nach der Injektion. Die reduzierte Expression ging mit einer verzögerten Ovarialentwicklung einher.

Bilder und Messungen

Bildgebung und Messungen der Ovarien zeigten eine geringere Reproduktionsentwicklung in der mit Kr-h1-dsRNA behandelten Gruppe. Nach fünf Tagen wiesen die Ovarien weniger reife Eizellen auf. Die Ovariolen erschienen zudem verkleinert. Die Ovariallänge sowie Länge und Breite der linken und rechten Ovarialkammern waren im Vergleich zur GFP-dsRNA-Gruppe reduziert.

Nach zehn Tagen beobachteten die Forscher in der Kr-h1-dsRNA-Gruppe im Vergleich zur GFP-dsRNA-Kontrollgruppe eine Vergrößerung einiger Ovarialdimensionen. Dennoch wiesen die behandelten Weibchen mehr leere Ovariolen auf. Dieses Muster deutet auf eine Beeinträchtigung des Fortpflanzungsprozesses hin, trotz der teilweisen Erholung der Genexpression im Laufe der Zeit.

Wissenschaftler weisen auf eine mögliche allmähliche Abnahme der Effizienz der RNA-Interferenz hin. Die injizierte Kr-h1-dsRNA könnte durch zelluläre Nukleasen abgebaut werden. Infolgedessen könnte die Kr-h1-Expression nach einigen Tagen wieder ansteigen.

Coccinella septempunctata Sie spielt eine wichtige Rolle in Programmen zur biologischen Schädlingsbekämpfung. Die räuberische Art befällt Blattläuse, Weiße Fliegen, Zikaden und Milben. Daher kann das Verständnis ihrer Fortpflanzungsregulation zur Verbesserung von künstlichen Futtermitteln und Massenzuchtsystemen beitragen.

Die Studie liefert zudem eine Grundlage für die Erforschung hormoneller Signalwege bei Insekten. Der Juvenilhormon-Met-Kr-h1-Signalweg ist bei verschiedenen Arten an der Vitellogenese, der Eierstockentwicklung und der Fruchtbarkeit beteiligt. Coccinella septempunctataDie Daten deuten auf eine direkte Beteiligung von Kr-h1 an der Eiproduktion und der Eierstockentwicklung hin.

Weitere Informationen unter doi.org/10.3390/insects17060577