How to track delta 11 desaturase expression, our new pheromone-strain specific diagnostic marker for European corn borer in single larvae, with the aim of characterizing different populations?  Page description

Help  Print 
Back »

 

Details of project

 
Identifier
100421
Type K
Principal investigator Fodor, József
Title in Hungarian Hogyan követhető nyomon az általunk leírt feromon törzs-specifikus kukoricamoly delta-11-deszaturáz marker expressziója egyedi lárvák szintjén, és ennek segítségével hogyan jellemezhetők a különböző populációk?
Title in English How to track delta 11 desaturase expression, our new pheromone-strain specific diagnostic marker for European corn borer in single larvae, with the aim of characterizing different populations?
Keywords in Hungarian delta-11-deszaturáz, génexpressziós szintű elkülönítés, feromon törzs, kukoricamoly, Ostrinia nubilalis, populáció összetétel, Zea mays
Keywords in English delta 11 desaturase, differential gene expression, pheromone strain, European corn borer, Ostrinia nubilalis, population structure, Zea mays
Discipline
Applied zoology, entomology (Council of Complex Environmental Sciences)100 %
Panel Complex agricultural sciences
Department or equivalent Plant Protection Institute (Centre for Agricultural Research)
Participants Bozsik, Gábor
Kincsesné Gyurkovics, Judit
Király, Lóránt
Köblös, Gabriella
Lakatos, András
Nyiri, Andrea
Szőcs, Gábor
Starting date 2012-03-01
Closing date 2016-08-31
Funding (in million HUF) 40.000
FTE (full time equivalent) 10.63
state closed project
Summary in Hungarian
A kukoricamoly Ostrinia nubilalis Hbn, (Lepidopera: Pyraustidae) a kukorica egyik legfontosabb kártevője. Két feromon törzsre (E és Z) oszlik, melyek külső megjelenésükben megegyeznek, de szaporodásuk tekintetében elkülönülnek. A törzsek a táplálékpreferencia tekintetében is különböznek egymástól: eltérő gyomnövényeken élnek, amelyek kiindulópontjai lehetnek a kukorica újbóli fertőződésének. A tápnövény rasszok előfordulásának vizsgálata a molekuláris genetikai kutatások egyik fő érdeklődési területévé lépett elő. Mivel a tápnövény választás összefügg a feromontermeléssel, a feromon bioszintézis genetikai szabályozása is érdekelni kezdte a genetikusokat. Ebbe a kutatási vonulatba kapcsolódott be a mi csoportunk. Felfedeztük, hogy a feromon bioszintézis egyik kulcsenzime, a delta-11-deszaturáz génje már lárva stádiumban is kifejeződik, és ami rendkívül fontos, az E és Z törzs megkülönböztetésére alkalmas diagnosztikai markernek bizonyult.
Ebből a felismerésünkből született ennek a projektnek a terve a következő célokkal: (1) egyedi szinten ellenőrizni a marker előfordulását a lárvákban, szemben az összesített mintákon végzett korábbi vizsgálatokkal, (2) feltárni a marker eloszlását egy-egy kiválasztott E- és Z populáción belül, vagyis vizsgálni az egyöntetűséget, (3) további E és Z populációkat bevonni a vizsgálatba, hogy teszteljük a marker általános használhatóságát. Ami tápnövény rasszok előfordulását illeti, ez a projekt a kukoricán előforduló populációkra irányul, azonban a várható eredmények alapul szolgálhatnak arra, hogy a kutatást ilyen irányba terjesszük ki a továbbiakban. A várható eredménynek van gyakorlati jelentősége is: lehetővé teszi a kártevő E és Z vonalainak azonosítását a korai lárva stádiumban, ami feromon-törzsre fajlagos védekezést tesz lehetővé.
Summary
The European corn borer (ECB), Ostrinia nubilalis Hbn, (Lepidopera: Pyraustidae) is one of the most destructive pests of corn (maize) worldwide. ECB has two, morphologically identical but reproductively isolated pheromone strains: E-ECB and Z-ECB. The two strains also differ in terms of host plant preference: they selectively use feral host plants (weeds) which in turn may serve as reservoirs for re-infestation of maize (Zea mays). Recently intense studies were initiated to reveal genetic basis of various host plant races. Since host preference is related to pheromone strain identity, genetic control of key steps in pheromone biosynthesis also evoked interest of molecular geneticists. In line with this trend, our team has recently discovered a marker, expression of a gene encoding delta 11 desaturase, a key enzyme of pheromone biosynthesis. This marker is expressed at the larval stage and is diagnostic for an E- and a Z-ECB population. From this starting point, we are proposing to initiate the present project with the following main aims: (1) to trace the marker in single larva specimens, as opposed to our earlier results on pooled samples, (2) to reveal the distribution of the marker within an E- and a Z-population, respectively, i. e. surveying homogeneousness across a population, (3) to involve further E- and Z-populations to see how consistently this marker is associated to E- or Z-strains of ECB. In regard to host plant races, this study is targeted on populations living on maize, however, results gained in course of the project will provide an excellent basis to extend research to that direction, as well. There is a direct practical relevance of expected results: mapping pheromone strains as early as at larval stage has a clear significance in selectively monitoring strains of this pest, and developing strain-specific risk assessment measures.





 

Final report

 
Results in Hungarian
A szexferomonok, mint csalogató illatanyagok fontos szerepet játszanak a lepkék szaporodásában. A kukoricamoly (Ostrinia nubilalis) egy jelentős gazdasági kártevő, amely feromon összetétele és ebből fakadó ivari viselkedése alapján két feromon törzsre (E és Z) oszlik. A törzsek a táplálékpreferencia tekintetében is különböznek egymástól: eltérő gyomnövényeken élnek, amelyek kiindulópontjai lehetnek a kukorica (Zea mays) újbóli fertőződésének. Külső megjelenésükben megegyeznek, ezért bekapcsolódtunk abba a kutatásba, hogy nukleinsav alapú kimutatási módszert dolgozzunk ki a kukoricamoly feromon törzsek megkülönböztetésére. Emellett meghatároztuk a kukoricamolyban a szexferomon bioszintézist aktiváló neuropeptid (PBAN) génjének nukleotidsorrendjét. Megállapítottuk, hogy a gén hat exont és öt intront tartalmaz. Az imágók központi idegrendszerében fejeződik ki, és a keletkező fehérje hasításával öt neuropeptid keletkezik, köztük a PBAN és a diapauza hormon. A kikövetkeztetett szekvencia biológiai aktivitását mesterségesen előállított PBAN által igazoltuk mindkét feromon törzsben. A feromontermelés során alapvető szerepet játszó enzimeket, a delta-11-deszaturázt és a zsírsav-koenzim-A-reduktázt kódoló gének mRNS-szintű kifejeződése alapján a kukoricamoly és a káposzta bagolylepke (Mamestra brassicae) esetében is arra következtettünk, hogy az enzimek szabályozása poszt-transzkripciós szinten történik.
Results in English
In Lepidoptera, volatile sex pheromones play a pivotal role in mate recognition and reproduction. The European corn borer (ECB), Ostrinia nubilalis is an important economic pest of maize (Zea mays). ECB has two, morphologically indistinguishable but reproductively isolated pheromone strains, E and Z. The two strains also differ in terms of host plant preference: they selectively feed on weeds which in turn may serve as reservoirs for re-infestation of maize. We have been involved in research activities aimed at developing a procedure for a nucleic acid based molecular determination of the two pheromone strains of ECB. Besides, we isolated the gene encoding ECB pheromone biosynthesis activating neuropeptide (PBAN). The PBAN gene consists of six exons and five introns. It is specifically expressed in the central nervous system of ECB. We found that proteolytic processing of the encoded polyprotein results in five neuropeptides, including PBAN and the diapause hormone. The putative PBAN was then custom synthesized and the synthetic peptide showed a biological activity in both pheromone strains. Real-time PCR assays were performed to quantify mRNA levels of genes encoding delta 11 desaturase and fatty acyl-coenzyme A reductase, key enzymes in sex pheromone biosynthesis. The results indicated that their regulation is post-transcriptional in both ECB and the cabbage armyworm (Mamestra brassicae).
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=100421
Decision
Yes





 

List of publications

 
Köblös, G., Francois, M.-C., Monsempes, C., Fónagy, A., Jacquin-Joly, E.: Identification and molecular characterization of a pheromone receptor candidate in the cabbage armyworm Mamestra brassicae, The 28th Conference of European Comparative Endocrinologists, Leuven, Belgium, August 21-26, 2016, Abstracts PO31, pp. 278., 2016
Fodor, J., Hull, J.J., Köblös, G., Jacquin-Joly, E., Szlanka, T., Fónagy, A.: Identification and functional characterization of the pheromone biosynthesis activating neuropeptide receptor isoforms from Mamestra brassicae, The 28th Conference of European Comparative Endocrinologists, Leuven, Belgium, August 21-26, 2016, Abstracts O83, pp. 216., 2016
Fodor, J., Köblös, G., Kákai, Á., Kárpáti, Z., Molnár, B., Dankó, T., Bozsik, G., Bognár, C., Szőcs, G., Fónagy, A.: A feromon bioszintézist serkentő neuropeptid (PBAN) azonosítása és hatásának vizsgálata kukoricamolyban, 62. Növényvédelmi Tudományos Napok, Budapest, Magyarország, 2016.02.16.-02.17.Kiadvány: pp. 23, 2016
J. Fodor, G. Köblös, Á. Kákai, Z. Kárpáti, B. P. Molnár, T. Dankó, G. Bozsik, C. Bognár, G. Szõcs and A. Fónagy: Molecular cloning, mRNA expression and biological activity of the pheromone biosynthesis activating neuropeptide (PBAN) from the European corn borer, Ostrinia nubilalis, Folyóirat: Insect Molecular Biology, Version of Record online : 21 JUN 2017, DOI: 10.1111/imb.12324, 2017
J. Fodor, J. J. Hull, G. Köblös, E. Jacquin-Joly, T. Szlanka, A. Fónagy: Identification and functional characterization of the pheromone biosynthesis activating neuropeptide receptor isoforms from Mamestra brassicae, Folyóirat: General and Comparative Endocrinology, Version of Record online : 1 JUN 2017, https://doi.org/10.1016/j.ygcen.2017.05.024, 2017
Lehmhus J; Cordsen-Nielsen G; Söderlind C; Szőcs G; Lassance J-M; Fodor J; Künstler A: First records of the Z-Race of European corn borer Ostrinia nubilalis (Hübner 1796) from Scandinavia, Journal für Kulturpflanzen − Journal of Cultivated Plants 64: S. 163–167, 2012
Lehmhus, J., Cordsen-Nielsen, G., Söderlind, C., Szőcs, G., Lassance, J.-M., Fodor, J. and Künstler, A.: First records of the Z-Race of European corn borer Ostrinia nubilalis (Hübner 1796) from Scandinavia, Journal für Kulturpflanzen − Journal of Cultivated Plants, 64: S. 163–167., 2012
Köblös, G., Dankó, T., Sipos, K., Geiger, Á., Szlanka, T., Fodor, J. and Fónagy, A.: The regulation of Δ11-desaturase gene expression in the pheromone gland of Mamestra brassicae (Lepidoptera; Noctuidae) during pheromonogenesis, General and Comparative Endocrinology, (közlésre elfogadva), 2015
Bozsik, G., Nyiri, A., Lakatos, A. and Szőcs, G.: Milyen hatással van a csoportos nevelés a különböző stádiumú kukoricamoly hernyók fejtok-szélességére?, Növényvédelem, 50: 325-330., 2014
Gabriella Köblös, Tamás Dankó, Kitti Sipos, Ágnes Geiger, Tamás Szlanka, József Fodor, Adrien Fónagy: The regulation of Δ11-desaturase gene expression in the pheromone gland of Mamestra brassicae (Lepidoptera; Noctuidae) during pheromonogenesis, GEN COMP ENDOCR 221: 217-227, 2015
J Fodor, G Köblös, Z Kárpáti, B Molnár, T Dankó, G Bozsik, G Szőcs, A Fónagy: Identification, transcriptional analysis and functional assays of Pheromone Biosynthesis Activating Neuropeptide (PBAN) in the European corn borer, Ostrinia nubilalis, The 9th International Congress of Comparative Physiology and Biochemistry. Krakow, Lengyelország, 2015.08.23-2015.08.28. Abstracts pp. 51, 2015
Lehmhus J, Cordsen-Nielsen G, Söderlind C, Szőcs G, Lassance J-M, Fodor J, Künstler A: First records of the Z-Race of European Corn Borer Ostrinia nubilalis (Hübner 1796) from Scandinavia, JOURNAL OF KULTURPFLANZEN 64: (5) 163-167, 2012





 

Events of the project

 
2015-11-04 16:03:32
Résztvevők változása
2013-08-21 15:43:19
Résztvevők változása
2013-06-05 17:03:41
Résztvevők változása
2013-01-31 22:29:15
Résztvevők változása
2012-04-10 14:28:59
Résztvevők változása




Back »