Physiological and molecular adaptations of phytophagous insects to cardiac glycosides in their host plants
植食性昆虫对其寄主植物强心苷的生理和分子适应
基本信息
- 批准号:54207139
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:德国
- 项目类别:Research Grants
- 财政年份:2007
- 资助国家:德国
- 起止时间:2006-12-31 至 2016-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
It is largely unknown to what extent key adaptations are caused by convergent evolution on the molecular level. We here examine in how far insects convergently evolved the same adaptations to tolerate toxic cardenolides that they either encounter in their host plants or that they produce as autogenous defense compounds. The main target site of cardenolides, the Na,K-ATPase, may elude toxicity by several amino acid substitutions that prevent a blocking by cardenolides. So far, we detected strongly convergent evolution at the molecular level. On the other hand, various insects evolved fundamentally different strategies to circumvent cardenolide toxicity. We now focus on convergent and so far undescribed gene duplication events leading in different groups (bugs and leaf beetles) to tissue specific expression of isoforms of the Na,K-ATPase that differ in cardenolide resistance. Secondly, we analyze which highly efficient carriers protect the sensitive nervous tissue against the toxins and characterized them on the physiological and molecular level. According to studies in mammals and our own data, carriers of two gene families, the organic anion transporting polypeptides (Oatps) and P-glycoproteins (PGPs) are the most plausible candidates for this. A comparison of leaf beetle species that are naturally exposed or not exposed to cardenolides makes it possible to discriminate between specific convergent adaptations to cardenolides and generell avoidance mechanisms against xenobiotics.
在分子水平上,趋同进化在多大程度上导致了关键的适应,这在很大程度上是未知的。在这里,我们研究昆虫收敛进化到何种程度,以容忍有毒的强心内酯,他们要么在他们的宿主植物中遇到的,或者他们产生的自体防御化合物相同的适应。强心内酯的主要靶位点Na,K-ATP酶可通过几个氨基酸取代来避免毒性,所述氨基酸取代防止被强心内酯阻断。到目前为止,我们在分子水平上发现了强烈的趋同进化。另一方面,不同的昆虫进化出了根本不同的策略来规避Cardenoprotein毒性。我们现在专注于收敛和迄今未描述的基因重复事件导致不同的群体(错误和叶甲虫)的Na,K-ATP酶的异构体的组织特异性表达,不同的cardenoprotein抗性。其次,我们分析了哪些高效的载体保护敏感的神经组织免受毒素的侵害,并从生理和分子水平对其进行了表征。根据哺乳动物的研究和我们自己的数据,两个基因家族的载体,有机阴离子转运多肽(Oatps)和P-糖蛋白(PGP)是最合理的候选人。比较自然暴露或不暴露于cardenolides的叶甲物种,使其有可能区分特定的收敛适应cardenolides和generell避免机制对外源性物质。
项目成果
期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Community-wide convergent evolution in insect adaptation to toxic cardenolides by substitutions in the Na,K-ATPase
- DOI:10.1073/pnas.1202111109
- 发表时间:2012-08-07
- 期刊:
- 影响因子:11.1
- 作者:Dobler, Susanne;Dalla, Safaa;Agrawal, Anurag A.
- 通讯作者:Agrawal, Anurag A.
Na+/K+-ATPase resistance and cardenolide sequestration: basal adaptations to host plant toxins in the milkweed bugs (Hemiptera: Lygaeidae: Lygaeinae)
- DOI:10.1098/rspb.2014.2346
- 发表时间:2015-04-22
- 期刊:
- 影响因子:4.7
- 作者:Bramer, Christiane;Dobler, Susanne;Petschenka, Georg
- 通讯作者:Petschenka, Georg
Physiological screening for target site insensitivity and localization of Na(+)/K(+)-ATPase in cardenolide-adapted Lepidoptera.
- DOI:10.1016/j.jinsphys.2011.12.012
- 发表时间:2012-05
- 期刊:
- 影响因子:2.2
- 作者:Georg Petschenka;Julia Offe;S. Dobler
- 通讯作者:Georg Petschenka;Julia Offe;S. Dobler
Defence by plant toxins in milkweed bugs (Heteroptera: Lygaeinae) through the evolution of a sophisticated storage compartment
- DOI:10.1111/syen.12189
- 发表时间:2017-01-01
- 期刊:
- 影响因子:4.8
- 作者:Bramer, Christiane;Friedrich, Frank;Dobler, Susanne
- 通讯作者:Dobler, Susanne
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