Введение к работе
Актуальность темы. Широко распространённые у насекомых паразиты, регулирующие численность популяций ряда сельскохозяйственных вредителей, микроспоридии привлекают к себе внимание специалистов в области защиты растений как возможные продуценты биологических препаратов. Применение микроспоридий в микробиологическом методе борьбы с вредителями затруднено из-за слабой изученности механизмов их воздействия на своих хозяев. Изучение тонких механизмов взаимоотношений паразита с хозяином аерспективно для разработок и применения новых подходов к борьбе с сельскохозяйственными вредителями (Canning, 1982; Онацкий, 1983).
Микроспоридии - тип внутриклеточных паразитических простейших. Жизненный цикл включает мерогонию (пролиферацию), спорогонию и спорогенез (формирование спор) и проходит в одной клетке хозяина. Споры - расселительные инвазионные стадии. Попав с кормом в организм хозяина, они, выстреливая полярную трубку, вводят зародыш паразита прямо в клетку хозяина (рис. 1).
Гибель сверчков и топадакие спор во знешнюю среду
Мерогония
меронты
Спорогония
Рис. 1. Жизненный цикл микроспоридии Nosema grylli
Заражение сверчка при питании
Заражение клеток
Большинство работ по изучению взаимоотношений микроспоридий и их хозяев на клеточном уровне касается ультратонких изменений клетки хозяина, тогда как биохимические исследования еденичны. Это объясняется, главным образом, сложностью работы с данным объектом, как внутриклеточным паразитом, так как существует проблема отделения его от тканей хозяина.
К началу проведения данной работы не было удобной экспериментальной модели - объекта, позволяющего вести лабораторные и биохимические исследования круглый год. Многие насекомые трудно культивируются в лабораторных условиях, особенно в зимний период. Объект
для наших исследований должен был удовлетворять следующим требованиям: быть легким для культивирования, доступным в любое время года и иметь достаточную для биохимических исследований биомассу.
Цель исследования. Исследование паразито-хозяинных взаимоотношений микроспоридии Nosema grylli и сверчка Gryllus bimaculatus и описание основных биохимических особенностей патогенеза при микроспоридиозе.
Задачи исследований
-
Описать основные особенности микроспоридиоза сверчков G. bimaculatus, вызванного микроспоридией N. grylli, на организменном уровне и связать полученные материалы с дальнейшими биохимическими исследованиями.
-
Разработать метод выделения и очистки преспоровых стадий развития микроспоридий от тканей хозяина с целью обеспечения возможности проведения биохимических исследований.
-
Изучить изменение содержания резервных белков и вителлоге-нинов при заражении в целях выяснения влияния болезни на пластические и энергетические ресурсы насекомого-хозяина.
-
Изучить изменение содержания белка теплового шока hsp-70 в жировом теле сверчков в ответ на заражение микроспоридиями в целях доказательства возникновения состояния стресса у заражённых насекомых.
Научная новизна
І.Дано научное обоснование использования объекта, пригодного для проведения биохимических исследований паразито-хозяикных отношений микроспоридий и насекомых - сверчка G. bimaculatus, заражённого новым видом микроспоридии N. grylli.
-
Впервые в мире разработан метод очистки преспоровых стадий развития микроспоридий непосредственно из органов насекомых центрифугированием в градиенте плотности перколла.
-
Описаны основные особенности микроспоридиоза сверчков, заражённых N. grylli, на организменном уровне.
-
Впервые в мире показано для насекомых изменение содержания при микроспоридиозе следующих белков:
Вителлогенинов. накапливающихся в гемолимфе, группы резервных белков, исчезающих из жирового тела, белка теплового шока hsp-70. накапливающегося в жировом теле, белка с молекулярным весом 110 kDa (р-110). накапливающегося в жировом теле, белка с молекулярным весом 90 kDa (р-90). исчезающиего из гемолимфы самок.
5. Для самих микроспоридий впервые описаны некоторые белки, в
том числе: два основных цитоплазматических белка с молекулярным
весом 70 и 75 kDa (р-70), основной белок с молекулярным весом 40 kDa (р-40) клеточных стенок преспоровых стадий развития и спор.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы доложены в Военно-медицинской академии (ВМА, 1993), на 47 ежегодном собрании Американского общества протозоологов (Cleveland, Ohio, 1994), в лаборатории микробиологического метода защиты растений (ВИЗР, 1997), на кафедре зоологии беспозвоночных Санкт-Петербургского государственного университета (СПГУ, 1997), на заседании Российского протозоологического общества (ІДИН РАН, 1997) и на XI съезде Российского энтомологического общества (ВИЗР и СПГУ, 1997).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 4 статьи, (1 в иностранном журнале) и 3 тезисов.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 180 страницах машинописного текста, содержит 42 рисунка, 24 фотографии, 42 таблицы. Список литературы включает 180 работы.